利用超短脉冲序列的自排序与腔冷却

当激光垂直于谐振腔轴照射时，光学谐振腔中的稀薄原子气体会表现出从均匀密度到晶状有序的相变。我们针对一种广义泵浦方案研究了这一著名的自组织现象，该方案使用飞秒脉冲序列，其频率谱跨度大，覆盖许多腔模。我们表明，由于同时散射到相邻的纵向腔模中，所诱导的光力和原子动力学沿腔轴变得近乎平移不变。此外，激光带宽引入了新的关联长度尺度，在此尺度内原子的聚集在能量上是有利的。数值模拟使我们能够确定自洽排序阈值功率随带宽和原子云尺寸的变化关系。我们发现有力证据表明，当原子云尺寸大于聚集长度时，随着激光带宽增大，自排序相变从二阶转变为一阶。对腔输出的分析揭示了相应的从腔内传播的单脉冲到双脉冲的过渡。这使输出脉冲重复频率加倍，并在腔输出中创建了新的时间晶体结构。模拟还表明，多模运行显著改善了腔冷却，以快得多的冷却速率产生更低的动能温度。