稠密原子气体中的超辐射与亚辐射：一种集成方法

当原子耦合到共同的电磁环境时，通过偶极-偶极相互作用的光子交换会导致协同效应的出现。作为一个特例，当这种交换导致发射光子的相长干涉时，便会产生超辐射。在此，我们引入一种研究多体系统中协同辐射的集成方法。该方法可用于研究具有任意大粒子数的扩展系统，它可由一个有效的、非线性的、双原子主方程表述，该方程以封闭形式描述动力学，并将单体与多体项同等对待。我们将此方法应用于初始反转的均匀二能级原子气体，展示了超辐射与亚辐射的出现，并识别出多体相干项作为这些协同效应的来源。我们描述了多体诱导的展宽——解析发现其随系统的光学厚度缩放——以及光移，并区分了自发效应与诱导效应。此外，我们从理论上预测了亚辐射的时间依赖性，以及协同衰变过程中辐射场的相位变化。