论单个原子与光学谐振腔的类比

自由空间中的单个原子可以对光束产生强烈影响，而单个光子也可以对自由空间中的单个原子产生强烈影响。关于这种相互作用，可以提出两个概念上不同的问题：单个原子能否完全吸收单个光子，以及单个原子能否完全反射光束。在每种情况下实现完全效应的条件是不同的。本文在光学谐振腔的背景下讨论了相关问题。当适当整形激光脉冲时，它将被光学谐振腔完全吸收，即没有光被反射，所有脉冲能量在开始泄漏之前都积累在谐振腔内。我们详细表明，在这种情况下，时间脉冲形状必须与通过腔体自由衰减获得的时间反演脉冲相匹配。另一方面，由高反射镜制成的谐振腔通常反射大部分入射光，但只要光为窄带且与腔体共振，它就可以完全透射光。这种类比是单个原子——通常让大部分光通过——在特殊条件下可能完全反射入射光束。利用这种类比，我们能够研究原子-光子耦合中实际实验限制的影响，例如有限脉冲、带宽和立体角覆盖，并使用光学谐振腔作为量子实验实现的测试平台。