論文の概要: Ultranarrow Superradiant Laser via Dressed Dark State
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20356v1
- Date: Thu, 28 Aug 2025 02:11:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 18:12:01.894969
- Title: Ultranarrow Superradiant Laser via Dressed Dark State
- Title（参考訳）: ドレッシドダーク状態による超短波長超放射光レーザー
- Authors: Guohui Dong, Yao Yao,
- Abstract要約: 超ラジアントレーザーはアルカリ金属のような原子の時計転移を利用して、バッドキャビティ限界における超安定光を生成する。
本研究は、静磁場を利用して、この暗い状態に小さな明るい成分で着飾ることによる超放射光レーザースキームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.83803000824599
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superradiant laser, which exploits the clock transition of alkaline-earth-metal-like atoms to generate ultrastable light in the bad-cavity limit, has garnered much attention in the past few decades. Unlike their odd counterpart, the even isotopes of alkaline-earth-metal-like atoms possess simpler structures and longer-lived transitions, which would relax the field control requirements and enhance the frequency stability of the output light. However, due to the absence of hyper-fine interaction in even isotopes, the transition from the state $^{3}\mathrm{P}_{0}$ to $^{1}$S$_{0}$ is strictly forbidden, leading to a vanishing coupling strength between the cavity mode and the atoms (the state $^{3}\mathrm{P}_{0}$ as a dark state). In this work, we suggest a superradiant laser scheme by dressing this dark state with a small bright component by virtue of a static magnetic field. In contrast to other proposals utilizing natural atomic transitions, our dressed-state protocol can work from the crossover regime (coherence in both atoms and photons) to the superradiant lasing regime (coherence solely in atoms). Specially, by operating deep into the superradiant lasing regime, our scheme witnesses a dramatic line-narrowing feature (mHz level) while maintaining its power. Furthermore, compared to the crossover regime, the laser frequency in the superradiant lasing regime is more robust against the fluctuations of the cavity length and magnetic field strength. Our proposal demonstrates the potential for extracting ultranarrow light from even isotopes of the alkaline-earth-metal-like atoms and may find its role in frequency stabilization and related precision measurement scenarios.
- Abstract（参考訳）: アルカリ金属のような原子の時計転移を利用した超ラジアントレーザーは、ここ数十年で注目を浴びている。
奇異なものとは異なり、アルカリ-金属-金属-金属-原子の偶数同位体はより単純な構造と長寿命の遷移を持ち、磁場制御の要求を緩和し、出力光の周波数安定性を高める。
しかし、同位体の超微粒子相互作用が欠如しているため、状態 $^{3}\mathrm{P}_{0}$ から $^{1}$S$_{0}$ への遷移は厳密に禁止され、空洞モードと原子の間の結合強度が消滅する(状態 $^{3}\mathrm{P}_{0}$ は暗黒状態である)。
本研究は、静磁場を利用して、この暗い状態に小さな明るい成分で着飾ることによる超放射光レーザースキームを提案する。
自然の原子遷移を利用する他の提案とは対照的に、我々の服装状態のプロトコルは、交差状態(原子と光子のコヒーレンス)から超ラジアントラシング状態(原子のみコヒーレンス)まで機能する。
特に、超ラジアントラジング体制に深く入り込み、そのパワーを維持しながら、劇的なラインナローイング機能(mHzレベル)を目撃する。
さらに, クロスオーバー法に比べ, 超ラジアントレーザーのレーザー周波数は, キャビティ長と磁場強度の変動に対してより頑丈である。
提案手法は,アルカリ-金属-金属-金属-原子の同位体から超狭光を抽出する可能性を示し,周波数安定化と関連する精度測定のシナリオにおいてその役割を見出すことができる。
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