論文の概要: Pump-scheme dependence of few-emitter lasers: exact multilevel correlations and photon statistics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.01205v2
• Date: Tue, 03 Nov 2026 20:36:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 03:25:57.64016
• Title: Pump-scheme dependence of few-emitter lasers: exact multilevel correlations and photon statistics
• Title（参考訳）: 数エミッターレーザーのポンプ・スキーム依存性--正確な多レベル相関と光子統計
• Abstract要約: 少数のエミッターレーザーモデルは通常、利得媒体の励起サイクルを2レベルエミッターの1つのマルコフポンプジャンプに置き換える。 固定されたキャビティとレーザー遷移パラメータと、同じ平均光子数に適合する2レベルポンプ速度との交換を検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Few-emitter laser models usually replace the excitation cycle of the gain medium by a single Markovian pump jump of a two-level emitter. We test this replacement with the cavity and laser-transition parameters held fixed and the two-level pump rate fitted to the same mean photon number, using an exact damping-basis continued-fraction solution of the cavity--emitter master equation for $N$ identical $d$-level emitters with arbitrary independent incoherent transitions and one cavity-coupled transition, in the known reduced space of level populations and lasing coherences. First, a pump-quantum filtration shows that the inter-emitter coherence of $Λ$ and ladder media starts at second rather than first order in the pump; we evaluate its leading coefficient from the exact finite-system series and map the recycling rate at which its sign changes. Second, at matched photon number, rate-limited steps in the pump cycle push the long-time output-counting Fano factor of two and three emitters well below one: for two emitters it reaches 0.66 at a mean cavity occupation of 0.3 and is still 0.74 at an occupation of one, where $g^{(2)}(0)$ is within 3% of unity, because the anticorrelation sits at delays of about half a cavity lifetime rather than at zero delay. For two and three emitters the fitted two-level model gets both statistics wrong and places the output above the shot-noise level. Against independent single-emitter lasers at the same output, the common cavity erodes rather than enhances this single-emitter effect.
• Abstract（参考訳）: 少数のエミッターレーザーモデルは通常、利得媒体の励起サイクルを2レベルエミッターの1つのマルコフポンプジャンプに置き換える。 固定されたキャビティとレーザー遷移パラメータと、同じ平均光子数に適合する2レベルポンプ速度を、任意の独立な不整合遷移と1つのキャビティ結合遷移を持つ同一の$d$レベルのエミッタのキャビティ-エミッタマスター方程式の正確な減衰-基底継続-フラクション解を用いて比較した。 まず, ポンプ量子濾過により, ポンプの1次ではなく第2次から, 電子間コヒーレンスとラダー媒質の中間コヒーレンスが始まり, その先頭係数を有限系系列から評価し, 符号が変化するリサイクル速度をマッピングする。 第2に、ポンプサイクルの速度制限されたステップは、2つと3つのエミッターの長時間出力カウントファノ因子を1よりかなり低く押し上げる: 2つのエミッターでは平均空洞占有率0.3で0.66に達し、それでも1の占有率では0.74であり、ここでは$g^{(2)}(0)$が単位の3%以内である。 2つのエミッターと3つのエミッターでは、装着された2レベルモデルの両方の統計が間違っていて、ショットノイズレベル以上の出力が配置される。 同じ出力の独立した単一エミッタレーザーに対して、共通のキャビティは、この単一エミッタ効果を高めるのではなく、侵食する。

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