通过累积量展开方法表征原子阵列中的超辐射动力学

具有亚波长晶格间距的有序原子阵列会集体发射光。对于完全反转的原子阵列，这会导致初始时刻出现辐射爆发以及原子间相干性的快速建立。基于运动方程的累积量展开，我们推导出了发射特性的精确解析表达式，并对导致集体衰变过程的全多体问题进行了数值分析，所涉及的系统规模前所未有，达到了数百个原子。我们对累积量展开方法进行了基准测试，表明它能正确捕捉导致超辐射的协同动力学。对于完全反转的阵列，这使我们能够提取超辐射峰值随粒子数的缩放关系。对于原子间不共享相干性的部分激发阵列，我们还确定了一维和二维几何结构中出现超辐射所需的临界激发数。此外，我们研究了在非单位填充和位置无序情况下超辐射的鲁棒性。