論文の概要: Linear and nonlinear optical torque in multi-level atomic systems driven by counter-rotating orbital angular momentum fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.28766v1
• Date: Sat, 27 Jun 2026 06:49:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 18:07:15.681705
• Title: Linear and nonlinear optical torque in multi-level atomic systems driven by counter-rotating orbital angular momentum fields
• Title（参考訳）: 反回転軌道角運動量場によって駆動される多層原子系の線形および非線形光学トルク
• Abstract要約: ベクトル渦ビームにより駆動されるコヒーレントに調製された原子媒体における光トルクの発生について検討した。 2つの成分が等振幅である場合でも、非消滅トルクが発生する。 これらの結果は、ベクトル渦場を用いた原子媒体の光誘起回転ダイナミクスを制御するための経路を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the generation of optical torque in coherently prepared multi-level atomic media driven by a vector vortex beam composed of two counter-rotating components carrying opposite orbital angular momenta, $+l\hbar$ and $-l\hbar$. We consider a three-level $Λ$ configuration and a four-level tripod configuration. Using a perturbative steady-state solution of the optical Bloch equations, we obtain analytical expressions for both linear and nonlinear contributions to the optical torque. The results show that the torque is strongly controlled by atomic coherence, including the initial population imbalance and the relative phase between the vortex components. Nonvanishing torque can arise even when the two components have equal amplitudes, due to coherence-induced asymmetry in the atomic response. In the tripod configuration, the presence of a strong control field leads to electromagnetically induced transparency, which suppresses the torque near resonance and shifts the dominant response to finite detunings. These results establish a route for controlling light-induced rotational dynamics in atomic media using vector vortex fields, with potential applications in coherent optical manipulation and angular-momentum-based control in quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は, 対向軌道角モータ, $+l\hbar$, $-l\hbar$の2つの対向回転成分からなるベクトル渦ビームにより駆動されるコヒーレントに作製された多層原子媒体の光トルクの発生について検討した。 3レベルの$$$設定と4レベルの三脚構成を考えます。 光ブロッホ方程式の摂動定常解を用いて、光学トルクに対する線形的および非線形的寄与の解析式を得る。 その結果, トルクは初期集団不均衡や渦成分間の相対位相を含む原子コヒーレンスによって強く制御されていることがわかった。 非消滅トルクは、原子応答におけるコヒーレンス誘起非対称性により、2つの成分が等しい振幅を持つ場合でも生じる。 三脚構成では、強い制御場の存在は電磁誘導透過につながり、共鳴近傍のトルクを抑え、支配的な応答を有限な変形にシフトさせる。 これらの結果は、ベクトル渦場を用いた原子媒体の光誘起回転ダイナミクスを制御するための経路を確立し、量子系におけるコヒーレント光学的操作と角運動量に基づく制御に応用できる可能性がある。

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