激光临界点处的量子关联、混合态与双稳态

我们推导了一个包含光子与电子之间所有两粒子量子关联的单模激光模型。与半经典模型的预测不同，我们发现激光在非激光态与非经典相干态之间的量子双稳态存在时仍可发生。该相干态具有中心频率和有限线宽，伴随不稳定相干态从鞍点-节点分岔中产生有限幅值。因此，纳米激光器的相干发射通过激光态与非激光态的混合实现。当考虑大数目发射体和非共振模时，激光阈值趋近于半经典理论的预测，但重要区别在于仅在存在有限尺寸扰动时才能实现激光。