Вплив полів на вході у порожнину на некласичні властивості імпульсного каскадного лазера
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.1.34Ключові слова:
суперпуассонiвський, стиснутий стан, квантовi властивостi, взаємодiя свiтла iз речовиноюАнотація
Дослiджуються квантовi i статистичнi властивостi моди випромiнювання порожнини когерентного виродженого трирiвневого лазера iз застосуванням стандартних методiв квантової електродинамiки та з урахуванням взаємодiї випромiнювання iз речовиною. Розглянуто вакуумну, стиснуту вакуумну та термальну порожнини для того, щоб визначити вплив полiв на входi порожнини на статистичнi властивостi i природу стиснення випромiнювання з неї. Встановлено, що для стиснутої вакуумної порожнини вплив на стискування та на яскравiсть випромiнювання найбiльшi порiвняно з вакуумною та термальною порожнинами. Знайдено також, що випромiнювання iз порожнини знаходиться в стиснутому станi з суперпуассонiвською статистикою фотонiв незалежно вiд типу порожнини.
Посилання
H. de Riedmatten, M. Afzelius, M. Staudt, C. Simon, N. Gisin. A solid-state light-matter interface at the singlephoton level. Nature 456, 773 (2008).
https://doi.org/10.1038/nature07607
Q. Bin, Lu, L. Zheng, S. Bin, Y. Wu. Detection of lightmatter interaction in the weak-coupling regime by quantum light. Phys. Rev. A 97, 043802 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.043802
C. Wu, T. Wu, Y. Yeh, P. Liu, C. Chang, C. Liu, T. Cheng, C. Chuu. Bright single photons for light-matter interaction. Phys. Rev. A 96, 023811 (2017).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.96.023811
A. Barfuss, J. Kolb, L. Thiel, J. Teissier, M. Kasperczyk, P. Maletinsky. Phase-controlled coherent dynamics of a single spin under closed-contour interaction. Nat. Phys. 14, 1087 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0231-8
T. Galfskya, J. Gua, E.E. Narimanov, V.M. Menon. Photonic hypercrystals for control of light-matter interactions. PNAS 114, 5125 (2017).
https://doi.org/10.1073/pnas.1702683114
G. Gunter, A.A. Anappara, J. Hees, A. Sell, G. Biasiol, L. Sorba, S. De Liberato, C. Ciuti, A. Tredicucci, A. Leitenstorfer, R. Huber. Sub-cycle switch-on of ultrastrong light-matter interaction. Nature 458, 178 (2009).
https://doi.org/10.1038/nature07838
M.O. Scully. Correlated spontaneous emission Lasers: quenching of quantum fluctuations in the relative phase angle. Phys. Rev. Lett. 55, 2802 (1985).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2802
A.S. Manka, H.M. Doss, L.M. Narducci, P. Ru, G.-L. Oppo. Spontaneous emission and absorption properties of a driven three-level system: The Λ and cascade models. Phys. Rev. A 43, 3748 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.43.3748
Ying Wu, Xiaoxue Yang. Effective two-level model for a three-level atom in the Ξ configuration. Phys. Rev. A 56, 2443 (1997).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.56.2443
H. Wang, D. Goorskey, M. Xiao. Bistability and instability of three-level atoms inside an optical cavity. Phys. Rev. A 65, 011801 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.65.011801
A. Joshi, A. Brown, H. Wang, M. Xiao. Controlling optical bistability in a three-level atomic system. Phys. Rev. A 67, 041801 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.67.041801
A. Joshi, W. Yang, M. Xiao. Effect of quantum interference on optical bistability in the three-level V-type atomic system. Phys. Rev. A 68, 015806 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.015806
A. Joshi, M. Xiao. Optical multistability in three-level atoms inside an optical ring cavity. Phys. Rev. Lett. 91, 143904 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.143904
L.V. Doai, D.X. Khoa, N.H. Bang. EIT enhanced selfKerr nonlinearity in the three-level lambda system under Doppler broadening. Phys. Scr. 90, 045502 (2015).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/90/4/045502
M.J. Faghihi1, M.K. Tavassoly. Quantum entanglement and position-momentum entropic squeezing of a moving Lambda-type three-level atom interacting with a singlemode quantized field with intensity-dependent coupling. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 46, 145506 (2013).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/46/14/145506
M.R. Ferguson, Z. Ficek, B.J. Dalton. Effect of a squeezed vacuum on coherent population trapping in a three-level lambda system. J. Mod. Opt. 42, 679 (1995).
https://doi.org/10.1080/09500349514550621
H. Ting, L. Xiu-Min, C. Zhuo-Liang, G. Guang-Can. Dynamic behavior of lambda-type three-Level atoms and twomode cavity field. Commun. Theor. Phys. 45, 712 (2006).
https://doi.org/10.1088/0253-6102/45/4/028
X.Q. Jiang, X.D. Sun. Spontaneous emission of a threelevel lambda-type atom coupled to separate reservoirs. Opt. Commun. 282, 922 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2008.11.003
A.-B.A. Mohamed1, H. Eleuch. Coherence and information dynamics of a Lambda-type three-level atom interacting with a damped cavity field. Eur. Phys. J. Plus 132, 75 (2017).
https://doi.org/10.1140/epjp/i2017-11360-9
M. Yamanishi. Theory of intrinsic linewidth based on fluctuation-dissipation balance for thermal photons in THz quantum-cascade lasers.Opt. Express 20, 28466 (2012).
https://doi.org/10.1364/OE.20.028465
B. Parvin, R. Malekfar. Two different regimes in a V-type three-level atom trapped in an optical cavity. J. Mod. Phys. 59, 848 (2012).
https://doi.org/10.1080/09500340.2012.676096
F. Carreno, O.G. Calderon, M.A. Anton, I. Gonzalo. Superluminal and slow light in lambda-type three-level atoms via squeezed vacuum and spontaneously. Phys. Rev. A 71, 063805 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.71.063805
S. Tesfa. Entanglement amplification in a nondegenerate three-level cascade laser. Phys. Rev. A 74, 043816 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.74.043816
X.D. Sun, X.Q. Jiang, J.H. Wu, C.F. Hou. Decay properties of a three-level lambda-type atom in three-dimensional photonic crystals. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40, 1645 (2007).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/40/10/001
S. Tesfa. Effects of decoherence on entanglement in a correlated emission laser. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40, 2373 (2007).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/40/12/013
E. Alebachew. Enhanced squeezing and entanglement in a non-degenerate three-level cascade laser with injected squeezed light. Opt. Commun. 280, 133 (2007).
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2007.08.017
E. Alebachew. Bright entangled light from two-mode cascade laser. Opt. Commun. 281, 6124 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2008.08.052
T. Abebe, N. Gemechu, C. Gashu, K. Shogile, S. Hailemariam, S. Adisu. The quantum analysis of nonlinear optical parametric processes with thermal reservoirs. Int. J. Opt. 2020, 1 (2020).
https://doi.org/10.1155/2020/7198091
S. Eshete. Quantum enhancement of the optical behavior for V-type open atomic system. Physics Open 9, 100076 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.physo.2021.100076
S. Eshete. The role of phase-dependent atomic coherence on refractive index of atomic medium for energy harvesting systems. Int. J. Theor. Phys. 60, 2283 (2021).
https://doi.org/10.1007/s10773-021-04848-3
C.W. Gardiner. Quantum Noise, Vol. 1, 3rd Edition (Springer-Verlag, 1991) [ISBN: 3-540-22301-0].
https://doi.org/10.1007/978-3-662-09642-0
W. Zhang, P.L. Chu. Sub-Poissonian and super-Poissonian photon statistics in a twin-core doped optical fiber. IEEE J. Quant. Elect. 30, 2836 (1994).
https://doi.org/10.1109/3.362726
B. Ann, Y. Song, J. Kim, D. Yang, K. An. Observation of scalable sub-Poissonian-field lasing in a microlaser. Sci. Rep. 9, 17110 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-53525-3
Y. He, E. Barkai. Super- and sub-Poissonian photon statistics for single molecule spectroscopy. J. Chem. Phys. 122, 184703 (2005).
https://doi.org/10.1063/1.1888388
H. Prakash, D.K. Mishra. Higher order sub-Poissonian photon statistics and their use in detection of Hong and Mandel squeezing and amplitude-squared squeezing. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 39, 2291 (2006).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/39/9/014
C.L. Alzar, L.S. Cruz, J.G. Gomez, M.F. Santos, P. Nussenzveig. Super-Poissonian intensity fluctuations and correlations between pump and probe fields in electromagnetically induced transparency. Europhys. Lett. 61, 485 (2003).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
