双光子成对超辐射动力学

针对偶极禁戒跃迁，我们发展了双光子成对超辐射（简称 PSR）的动力学理论。这是一种合作过程，其特征是两个光子背对背发射且能量相等。通过从靶两端照射触发激光，并将其频率调谐至两能级之间的半能量处，随着时间演化，介质与场的宏观相干态动态产生，并在一段延时后出现放大的大信号输出。推导了 1+1 时空维度中场与介质系统的基本半经典方程，以描述整个系统的时空演化，并通过数值求解证明了在存在弛豫项时爆炸性和弱 PSR 现象的存在。爆炸性 PSR 事件伴随着靶中存储的大部分能量的突然释放而终止。我们的数值模拟使用了 para-H$_2$ 分子的振动跃迁 $X^1\Sigma_g^+ v=1 \rightarrow 0$，并采用了多种不同的激发原子数密度以及亚稳态与基态之间的不同初始相干性。在数密度接近 $O[10^{21}]$cm$^{-3}$ 且具有高初始相干性的示例中，当取相位弛豫时间 $> O[10]$ ns 时，爆炸性事件在触发照射后几纳秒处终止。在 PSR 事件之后，系统预计将遵循通过解析手段获得的稳态解，该解由具有拓扑稳定性的多个场凝聚体对象构成。