含原子导引势的热束超辐射激光阈值研究

近期理论预测暗示，利用高密度滤波热束基于窄光学钟跃迁可实现超辐射激光。相应数值研究给出鼓舞结果，但所需极高密度对束准直误差与非均匀频移敏感。本文给出此类超辐射激光阈值条件与预测输出功率的广泛数值研究，涉及沿腔轴的实际粒子数与速度。详细研究针对作为温度函数的阈值标度，以及通过速度滤波消除原子分布最热部分的影响与附加原子束导引的益处。采用累积量展开方法使我们能量化此类构型中原-原与原子-场关联的重要性。我们预测了达成特定阈值光子数所需的随原子温度与密度变化的条件。特别地，我们表明使用更多原子可显著提高温度阈值。有趣的是，移除极快原子的速度滤波器尽管具相位扰动特性却几乎无影响。积极方面，附加保守光学导引至腔模反节点显著降低了阈值并提高了平均光子数。有趣的是，我们看到高阶原子-场与直接原子-原子量子关联在激光动力学中仅起次要作用，这在超辐射 regime 中略显意外。