物理学家的模型和预测可能在新一代超辐射激光器中得到应用

发布时间:2024-02-19 17:00:06.000Z

 

系统的非平衡动力学。来源:《物理评论快报》(2024)。DOI: 10.1103/ physrevlet .132.073602

 

理论物理学家Farokh Mivehvar研究了两个原子在量子内发光的相互作用——量子腔是一种光学装置,由两个高质量的小镜子组成,它们彼此相对,可以将光长时间限制在一个小区域内。该模型和预测可以在最先进的腔/波导量子电动力学实验中实现和观察,并可能应用于新一代所谓的超辐射激光器

 

超辐光是量子光学中最令人惊讶和引人注目的现象之一。然而,可以直观地理解,把原子想象成一个微小的天线,在适当的条件下可以发射光(或者更技术地说,电磁辐射)。“现在想象一下,有一个N个原子的集合。因斯布鲁克大学理论物理系的Farokh Mivehvar解释说:“当这些N原子彼此远离并受到热激发时,它们相互独立地辐射,因此发射光的强度与原子的数量成正比。”然而,如果这些原子距离非常近,原子天线就会开始相互通信,从而彼此同步,从而发出光,其强度与原子数量的平方成正比。Farokh Mivehvar说:“人们可以把这种情况想象成原子形成一个巨大的天线,可以更有效地发射光。”“因此,原子释放能量的速度比独立原子快N倍。”正是这种效应被称为超辐射。在通往超辐射激光器的路上

 

Farokh Mivehvar最近发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的一篇文章中,从理论上考虑了量子腔内的两个原子集合,每个原子集合包含多个原子(N1和N2)。在每个系综中,原子彼此非常靠近,并且可以发出超辐射的光。Mivehvar说:“然而,这两个与两个原子群相关的巨型天线是如何同时发光的,这并不是一个明显的先验。”这是非平凡的。“特别是,我们发现两个巨大的天线可以以两种不同的方式发光。”

 

第一种方式是两个巨大的天线相互配合,形成一个超大的天线,发出超辐射的光。然而,在第二种方式中,两个巨大的天线相互竞争,从而抑制超辐射光发射。

 

特别是,当两个系综的原子数相同时,超辐射光发射完全被抑制。Farokh Mivehvar说:“此外,我们还发现两个巨大的天线发出的光是前面提到的两种类型的叠加,并且具有振荡特征。”该模型和预测可以在最先进的腔/波导量子电动力学实验中实现和观察。这些发现也可能应用于新一代所谓的超辐射激光器。

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