相干介质中的光传播与配对超辐射

我们研究了频率对应于原子亚稳态激发态与基态之间能量差一半的光传播问题，并通过解析方法在相干介质中求解。我们证明，$\Lambda$型三能级有效模型的Maxwell-Bloch方程非线性系统在数学意义上是可积的。由此得到的解析解描述了伴随压缩的脉冲分裂，表明传播脉冲存在一种非线性不稳定性。这种不稳定性最终由相干双光子发射（简称配对超辐射或PSR）终止。这些结果也通过数值输出进行了可视化展示。进一步证明，该可积系统允许一类新的孤子解。孤子意味着非共振频率下的自感应透明现象，并且对PSR是稳定的。我们当前工作的目标之一是构建一个与触发脉冲传播相关的PSR率的可计算理论框架，这通过将解析结果与微扰方法相结合来实现。通过这种方式，阐明了PSR光子谱及其速率$\propto$（目标数密度）$^2$，以及它们的时间结构。这些结果可能为有趣的技术应用（如量子纠缠）以及解决仍然神秘的中微子的遗留问题开辟新途径。还概述了PSR探测和孤子产生的实际实验的一些基本策略。