Аналитические закономерности безинверсионного сверхизлучения
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-153X-2022-3-2-66-74Ключевые слова:
сверхизлучение, сверхизлучение без инверсии, Λ-схема, уравнение ДюффингаАннотация
Теоретически исследовано сверхизлучение трехуровневых оптических систем с дублетом в основном состоянии (Λ-схема), помещенным в высококачественный резонатор. На поверхности многомерного тора без диссипативных потерь в условиях сверхизлучения без инверсии населенностей возникает гиперболический хаос и непредсказуемые динамические движения системы. Получены законы сохранения, позволяющие уменьшить размерность фазового пространства. Получен аналитический результат для частного случая вырожденного дублета.
Библиографические ссылки
Andreev, A. V., Emel’yanov, V. I., Il’inskii, Yu. A. (1993) Cooperative effects in optics. Bristol: IOP Publ., 470 p. (In English).
Andreev, A. V., Emel’yanov, V. I., Il’inskii, Yu. A. (1980) Kollektivnoe spontannoe izluchenie (sverkhizluchenie Dike) [Collective spontaneous emission (Dicke superradiance)]. Uspekhi fizicheskikh nauk — Physics–Uspekhi, 131 (8), 653–694. https://doi.org/10.3367/UFNr.0131.198008d.0653 (In Russian)
Benedict, M. G., Ermolaev, A. M., Malyshev, V. A. et al. (1996) Super-radiance: Multiatomic coherent emission. New York: CRC Press, 338 p. https://doi.org/10.1201/9780203737880 (In English)
Bonifacio, K., Schwendimann, P., Haake, F. (1971) Quantum statistical theory of superradiance. Physical Review A, 4 (1), article 302. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.4.302 (In English)
Bonifacio, R., Lugiato, L. A. (1975) Cooperative radiation processes in two-level systems: Superfluorescence. Physical Review A, 11 (5), article 1507. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.11.1507 (In English)
Carlson, N. W., Jackson, D. J., Schawlow, A. L. et al. (1980) Superradiance triggering spectroscopy. Optics Communications, 32 (2), 350–354. https://doi.org/10.1016/0030-4018(80)90140-6 (In English)
Dicke, R. H. (1954) Coherence in spontaneous radiation processes. Physical Review A, 93 (1), 99–110. (In English)
Duffing, G. (1918) Erzwungene Schwingungen bei veränderlicher Eigenfrequenz und ihre technische bedeutung [Forced vibrations with variable frequency and their technical importance]. Braunschweig: University of California Libraries Publ., 134 p. (In German)
Gross, M., Haroche, S. (1982) Superradiance: An essay on the theory of collective spontaneous emission. Physics Reports, 93 (5), 301–396. https://doi.org/10.1016/0370-1573(82)90102-8 (In English)
Harris, S. E. (1989) Lasers without inversion: Interference of lifetime-broadened resonances. Physical Review Letters, 62 (9), article 1033. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.62.1033 (In English)
Kalachev, A. A., Samartsev, V. V. (2003) Kogerentnye yavleniya v optike [Coherent phenomena in optics]. Kazan: Kazan State University Publ., 281 p. (In Russian)
Kocharovskaya, O. A., Khanin, Ya. I. (1988) Kogerentnoe usilenie ul’trakorotkogo impul’sa v trekhurovnevoj srede bez inversii naselennostej [Coherent amplification of an ultrashort pulse in a three-level medium without a population inversion]. Pis’ma v ZhETF — JETP Letters, 48 (11), 581–584. (In Russian)
Kocharovskaya, O. (1997) Lasing without inversion: problems and prospects. In: Hyperfine Interactions. The final proceedings for First international gamma-ray laser workshop. Vol. 107. Bucharest: Institute of Atomic Physics- IFTAR Publ., pp. 187–197. https://doi.org/10.1023/A:1012072209659 (In English)
Kocharovskaya, O., Mandel, P. (1990) Amplification without inversion: The double-Λ scheme. Physical Review A, 42 (1), article 523. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.523 (In English)
Kuznetsov, S. P. (2001) Dinamicheskij khaos [Dynamic chaos]. Moscow: Fizmatlit Publ., 595 p. (In Russian)
MacGillivray, J. C., Feld, M. S. (1976) Theory of superradiance in an extended, optically thick medium. Physical Review A, 14 (3), article 1169. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.14.1169 (In English)
MacGillivray, J. C., Feld, M. S. (1981) Limits of superradiance as a process for achieving short pulses of high energy. Physical Review A, 23 (3), article 1334. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.23.1334 (In English)
Malikov, R. F., Trifonov, E. D. (1984) Induced superradiance in activated crystals. Optics Communications, 52 (1), 74–76. https://doi.org/10.1016/0030-4018(84)90076-2 (In English)
Malyshev, V. A., Ryzhov, I. V., Trifonov, E. D., Zaitsev, A. I. (1998) Superradiance without inversion. Laser Physics, 8 (2), 494–497. (In English)
Malyshev, V. A., Carreno, F., Anton, M. A. et al. (2003) Superradiance from an ultrathin film of three-level V-type atoms: Interplay between splitting, quantum coherence and local-field effects. Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics, 5 (3), article 313. https://doi.org/10.1088/1464-4266/5/3/318 (In English)
Malyshev, V. A., Ryzhov, I. V., Trifonov, E. D., Zaitsev, A. I. (2000) Super-radiance from a thin solid film of three-level atoms: Local-field effects. Optics Communications, 180 (1–3), 59–68. https://doi.org/10.1016/S0030-4018(00)00678-7 (In English)
Puankare, A. O. (1972) Izbrannye trudy: v 3 t. T. 2 [Selected works: In 3 vols. Vol. 2]. Moscow: Nauka Publ., 998 p. (In Russian)
Rehler, N. E., Eberly, J. H. (1971) Superradiance. Physical Review A, 3 (5), article 1735. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.3.1735 (In English)
Ryzhov, I. V., Vasil’ev, N. A., Kosova, I. S. et al. (2017) Kooperativnoe izluchenie ansamblya trekhurovnevykh Λ-izluchatelej v rezonatore: vzglyad s tochki zreniya dinamiki nelinejnykh sistem [Cooperative emission from an ensemble of three-level Λ radiators in a cavity: An insight from the viewpoint of dynamics of nonlinear systems]. Zhurnal eksperimental’noj i teoreticheskoj fiziki — Journal of Experimental and Theoretical Physics, 151 (5), 803–822. (In Russian)
Ryzhov, I. V., Zaitsev, A. I., Shuval-Sergeeva, E. V. (2012) Superradiance of the system comprised of two parallel resonant thin layers. Optics and Spectroscopy, 112 (4), 604–611. https://doi.org/10.1134/S0030400X12040182 (In English)
Scully, M. O. (1992) From lasers and masers to phaseonium and phasers. Physics Reports, 219 (3–6), 191–201. https://doi.org/10.1016/0370-1573(92)90136-N (In English)
Sokolov, I. V., Trifonov, E. D. (1974) Collective spontaneous emission by polyatomic systems. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 38 (1), 37–40. (In English)
Yuan, L., Svidzinsky, A. A. (2012) Gain without population inversion in a yoked superfluorescence scheme. Physical Review A, 85 (3), article 033836. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.85.033836 (In English)
Zaitsev, A. I., Ryzhov, I. V., Trifonov, E. D. et al. (1999) Superradiance without inversion in a thin layer of three-level atoms. Laser Physics, 9 (4), 876–888. (In English)
Zheleznyakov, V. V., Kocharovskij, V. V., Kocharovskij, V. V. (1989) Volny polyarizatsii i sverkhizluchenie v aktivnykh sredakh [Polarization and superradiation waves in active media]. Uspekhi fizicheskikh nauk — Physics–Uspekhi, 159 (2), 193–260. https://doi.org/10.3367/UFNr.0159.198910a.0193 (In Russian)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Горбачева Алиса Сергеевна, Рыжов Игорь Викторович
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.
Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
