基于 GPU 加速截断 Wigner 动力学的关联泵浦下激光的相图

超辐射 (SR) 激光器将光学相干性存储在原子介质而非腔场中，但维持粒子数反转的非相干驱动带来了一种权衡：局部泵浦以随原子数 $N$ 线性增长的速率产生相干光，并通过光子反冲加热介质，而完全集体泵浦消除了这种标度，但将发射限制为部分相干。我们通过对 $N$ 个二能级原子链施加空间关联泵浦来在这些极限之间进行插值，其速率随原子间距离以指数 $\alpha$ 的幂律衰减。为了研究超出精确解析解范围的系统，我们采用了截断 Wigner 近似 (TWA)，其独立轨迹非常适合 GPU 并行化。利用这一点，我们对多达 $10^4$ 个原子的稳态可观测量进行了全面扫描，且计算成本是实际可行的。我们的研究结果表明，对于所有 $\alpha$ 值，超窄发射持续存在，而相干性随着泵浦范围变短而改善，其中 $g^{(2)} \to 1$ 至少在 $\alpha \approx 1$ 时依然存在，这表明完全相干光不需要局部泵浦。对于 $\alpha < 1$，产生激光所需的驱动强度降低了 $N^{1-\alpha}$ 倍，而当 $\alpha \to 1$ 时降低了 $\log N$ 倍，在参数上抑制了反冲加热；值得注意的是，$\alpha = 1$ 与自由空间中耗散耦合的远场包络相匹配。因此，泵浦的关联范围充当了一个旋钮，用以权衡驱动强度及其引起的加热与光学相干性。