Stationary Solutions of the Electromagnetic TE Waves Propagating along a Single Interface between the Two Kerr-Type Nonlinear Media
TE电磁波在自聚焦介质中的传播服从非线性薛定谔方程。本文系统地给出了该方程的定态解。相平面法、定性分析和微分方程的力学解释被广泛应用。众所周知，TE波可以由两个半无限介质之间的单个界面引导，只要其中一个介质具有自聚焦（克尔型）非线性。这种特殊的解称为空间孤子。在本文中，我们的兴趣不限于孤子解。在非线性衬底和包层的背景下，我们已经找到了解决方案，这可能是有用的，也可以描述入射光在非线性介质。这一结果是本文的重点。一些固定的解决方案已经在类似的光学文献中使用，但我们显示了更广泛的解决方案。在最后一节中，我们回顾并举例说明了有关空间孤子解的一些结果。
2002-08-04 physics.optics
Exact electrodynamics versus standard optics for a slab of cold dense gas
我们研究了光通过一个板的冷气体使用标准电动力学的极化介质，大量的原子的原子模拟的电动力学。主要发现是，当原子样本$ρ$的密度和共振光$k$的波数满足$ρk^{-3}\gtrsim 1$时，两种方法的预测可能会定性地不同。原因是标准电动力学是平均场论，而对于足够强的光介导偶极-偶极相互作用，原子样品变得相关。平均场论的偏差似乎与参数$ρk^{-3}$成比例，并且我们已经在$ρk^{-3} \simeq 10^{-2}$上证明了显著的效果。在稀释气体和气体中添加非均匀加宽的模拟显示的位移的共振线在定性协议与预测的洛伦兹-洛伦兹位移和“合作兰姆位移”，但定量协议是不令人满意的。我们的解释是，在电动力学的局部场校正的微观基础是没有完全理解。
2017-03-22 physics.atom-ph physics.optics
Self-Organization in Cold Atoms Mediated by Diffractive Coupling
本文讨论了冷原子通过单镜反馈诱导的光介导相互作用的自组织。泵浦光束和自发边带之间的衍射退相选择晶格周期。旋转和平移对称性的自发破缺发生在横向于泵的2D平面中。我们阐明了衍射波纹耦合网站上的自诱导原子晶格。原子云在光束上的非线性相移是决定耦合强度的参数。相互作用可以被定制为在导致热原子的原子结晶和量子简并气体的超固体的外部自由度上操作，或者在内部自由度上操作，如激发态或塞曼子能级的群体。利用庞加莱球上的光偏振自由度（螺旋度和偏振方向），可以耦合原子塞曼态的特定不可约张量分量，导致偶极和四极性质的状态的自发磁有序。比较了不同情况下对临界相互作用强度的要求。连接和纵向泵浦腔，反向传播光束计划和CARL不稳定性进行了讨论。
2021-05-18 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Deep learning-assisted imaging through stationary scattering media
通过散射介质成像是一个具有挑战性的问题，由于散斑去相关的扰动介质本身。对于在线成像模态，其是有吸引力的，因为它们是紧凑的，不需要移动部件，并且是鲁棒的，消除这种散射的影响变得特别具有挑战性。在这里，我们探讨了静态散射介质对光散射的影响，包括数字全息显微镜。我们考虑了各种物体散射体场景，其中物体被额外的固定散射体扭曲或模糊，并使用高级深度学习（DL）生成方法，生成对抗网络（GANs），以减轻额外散射体的影响。使用光散射模拟和在有和没有额外散射体的情况下对感兴趣的对象进行实验，我们发现条件GANs可以用极小的数据集快速训练，并且还可以有效地学习跨域输入输出图像对之间的一对一统计映射。训练这样的网络会产生一个独立的模型，稍后可以用来逆转或抵消散射的影响，为对象检索和下游处理产生清晰的对象重建。此外，众所周知，静态散射光学系统的相干点扩散函数（c-PSF）是空间移位变化的散斑图案。我们表明，使用仅20个图像对的快速训练，可以否定这种不期望的散射，以高空间精度准确地定位衍射限制脉冲，从而将早期的移位可变系统转换为线性移位不变（LSI）系统。
2022-02-25 eess.IV physics.optics
Near-resonant light transmission in two-dimensional dense cold atomic media with short-range positional correlations
光在无序介质中的传播是光学和光子学中的一个基本而重要的问题。特别是，无序冷原子系综中的工程光-物质相互作用是现代量子和原子光学的中心课题之一。稠密原子气体在光激发下的集体响应对量子传感器、原子钟和量子信息存储等量子技术有着重要的影响。在这里，我们分析了具有短程位置相关性的二维致密超冷原子系综中的近共振光传输。基于不同原子数密度和关联长度下的耦合偶极模拟，我们发现这些位置关联强烈影响集体效应，表现为传输共振线的显著移动和加宽或变窄。结果表明，平均场论如洛伦兹-洛伦兹关系不能描述这种集体效应。我们进一步研究了本征态的统计分布，这是显着的偶极-偶极相互作用和位置关联之间的相互作用的影响。这一工作对冷原子系综中的集体效应和合作效应以及强散射无序介质中光输运的介观物理研究具有重要意义。
2019-11-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas physics.optics
Sensitivity of electromagnetically induced transparency to light-mediated interactions
在这里，我们提出了一个微观模型，描述了电磁感应透明（EIT）的现象，在多次散射制度。我们考虑一个$Λ$组态的三能级冷原子系综，将一个探测场和一个控制场散射到电磁场的真空模中。首先考虑一个标量描述的散射，我们表明，光介导的长程相互作用，出现之间的偶极子缩小EIT透明度窗口，增加密度和样本大小。对于矢量描述，我们证明了近场相互作用项可以严重影响受激拉曼绝热通道（STIRAP）中的原子布居转移。这一结果指出，即使在稀释状态下，冷原子系综中的标准STIRAP基量子存储器也不会达到足够高的效率用于量子信息处理应用。
2021-11-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Scattering theory for stationary materials with $\mathcal{PT}$ symmetry
建立了一个标量辐射在稳态三维介质中散射的理论框架，散射势的关联函数服从$\mathcal{PT}$对称性。它示出，不同于从确定性的$\mathcal{PT}$ -对称介质的散射，其固定的推广涉及两种机制，导致对称性破缺的散射辐射的统计，一个源于复值介质实现和其他-从复值介质的相关度。
2020-11-06 math-ph math.MP physics.optics
A cold-atom random laser
传统的激光器利用光学腔向增益介质提供反馈。相反，无反射镜激光器可以通过使用无序结构来诱导多重散射来构建，这增加了增益介质中的有效路径长度，从而提供了必要的反馈。这些所谓的随机激光器可能提供一种新的简单方法来解决照明等应用。迄今为止，它们都基于凝聚态介质。有趣的是，光或微波的受激发射放大也自然发生在恒星气体和行星大气中。额外的散射引起的反馈（即随机激光）的可能性已经讨论过，并可以解释一些空间脉泽的不寻常的属性。在这里，我们报告的随机激光在受控的，冷原子蒸气，利用拉曼增益的实验观察。通过调谐散射共振附近的增益频率，我们观察到由于随机激光云的光发射的增强。独特的可能性，既控制实验参数和模型的微观响应，我们的系统提供了一个理想的测试平台，更好地了解自然激光源，特别是在天体物理激光器的共振散射反馈的作用。
2013-01-03 cond-mat.dis-nn physics.atom-ph physics.optics
Light propagation in atomic stratified media: breakdown of the transfer-matrix method at high density
Ioffe Institute（约费研究所）；Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Nice（尼斯蓝色海岸大学，法国国家科学研究中心，尼斯物理研究所）
本文研究了在高密度下传递矩阵法在原子分层介质中光传播的有效性，发现其在低密度时表现良好，但在高密度时因偶极子相互作用失效。
2026-01-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Twin-vortex solitons in nonlocal nonlinear media
研究了矩形截面热非线性介质中孤子的形成，揭示了一类新的非线性定常拓扑态。具体来说，我们发现，在标准形状的固定高阶涡旋状态不存在，而是他们采取的形式多个，空间分离的单电荷奇点嵌套在一个椭圆形光束。双电荷态被发现是非常强大的，尽管他们的形状不对称和相位奇异分裂。具有较高拓扑电荷的状态是不稳定的。
2010-01-22 nlin.PS physics.optics
Stationary one-dimensional dispersive shock waves
研究了具有线性增益和双光子吸收的离焦介质中倾斜平面波与负折射率缺陷相互作用产生的激波。我们发现，在保守介质中，一维色散冲击波通常只存在于非稳态对象扩展远离缺陷或产生光束，耗散介质中的增益和双光子吸收之间的竞争，导致形成本地化的稳态色散冲击波，其横向范围可能大大超过的折射率缺陷。当缺陷强度不超过某一临界值时，一维弥散冲击波是稳定的。
2011-12-08 nlin.PS physics.optics
Optical non-reciprocity of cold atom Bragg mirrors in motion
互易性是光传输的基础，并且是在相当复杂系统中也成立的概念。然而，即使在线性、各向同性和无源介质中，也可以通过使材料结构运动来关闭互易性。在高度色散的多层膜中，这导致脉冲传输中相当大的前后不对称性。此外，在多级系统中，这种传输现象可以全光学增强。例如，对于由三能级冷铷87原子制成的原子多层结构，在每秒米的原子速度范围内已经可以获得大约95%的前后透射对比度。我们说明的方案可能会开辟以前无法访问的光学隔离的途径。
2013-05-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Generic quartic solitons in optical media
本研究基于变分方法，证明含二至四阶色散的非线性介质中存在稳态孤子，并推导了孤子速度与频谱相互作用的影响及不同系统间的变换关系。
2024-05-28 nlin.PS physics.optics
Light pulse in $Λ$-type cold atomic gases
通过直接模拟动力学方程和研究色散关系，研究了在两束等强度反向传播的控制光作用下，光脉冲在$Lambda$型冷原子气体中的行为.我们的分析表明，依赖于存储的波包的长度$L_0$和地自旋相干的衰减率$γ$，重建的光可以表现出不同的行为。对于长的$L_0$和/或大的$γ$，产生稳定的光脉冲，而对于短的$L_0$和/或小的$γ$，出现两个传播的光脉冲。在$γ\to 0$极限中，光总是分裂成两个传播脉冲足够长的时间。这与最近的一个实验[Y. W.Lin等人，物理修订信函102，213601（2009）]，其中在激光冷却的冷原子系综中产生两个传播光脉冲。
2010-03-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Collective Spontaneous Emission in Random Media
本文研究了稳态二能级原子随机介质的自发发射理论。我们研究了单光子态的光场动力学和原子几率幅。在长时间和大距离情况下，我们表明，相应的平均概率密度可以由一对动力学方程的解来确定。
2021-04-26 physics.optics
Breaking of reciprocity and the Pancharatnam-Berry phase for light scattered by a disordered cold atom cloud
本文利用偏振操控元件的非对易性，在无序冷原子云散射光中实现互易性破缺，通过条纹对比度降低和位移观测Pancharatnam-Berry相位，为操控无序介质散射光的路径干涉奠定基础。
2024-01-11 physics.optics quant-ph
Light Drag Effect of Vacuum Tube Versus Light Propagation in Stationary Vacuum Tube with Moving Source and Receiver
提出了一种检验狭义相对论相对性原理的新方法。根据相对性原理，光在运动介质中的拖曳与光在静止介质中的传播是两种完全等效的现象。我们选用两端带有两个玻璃棒的真空管作为光学介质。中间真空室的长度为L，折射率为n的玻璃棒的厚度为D1和D2。以速度v运动的真空管的轻阻力效应是一阶效应，Δ t = 2（n-1）（D1+D2）v/c^2，它与L无关，因为真空不产生阻力效应。由相对性原理预言，静止的真空管与运动的光源和接收器，光传播时间间隔的变化必然相同，即，Δ tao = Δ t = 2（n-1）（D1+D2）v/c^2。然而，所有的分析都表明，传播时间间隔Δ tao的变化是由光在真空管中传播期间接收器的运动引起的。因此，玻璃棒在Δ tao中的贡献是2n（D1+D2）v/c^2，而不是Δ t中的2（n-1）（D1+D2）v/c^2。重要的是，真空电池在Δ tao中的贡献是2Lv/c^2，而不是在Δ t中的零。我们的分析在光学上是可靠的。相对性原理预言的真正检验可以通过两个原子钟的实验或光纤Sagnac干涉仪的实验来进行。
2016-05-30 physics.optics
Non-Hermitian optical scattering in cold atoms via four-wave mixing
提出利用相干多能级介质的非线性与两束相位失配驻波光束结合，在四能级双-Λ原子中实现完全可调谐的光学非互易多通道散射，为非厄米光学散射领域提供了新见解。
2025-04-04 physics.optics quant-ph
Realization of the driven nonlinear Schrödinger equation with stationary light
我们介绍了一个多功能的平台，用于研究非线性非平衡物理。该平台是基于一个慢光装置，其中的光波导与冷原子接口，以实现驱动的非线性薛定谔方程的潜力。我们比较了建议的设置与类似的设置使用玻色-爱因斯坦凝聚体和研究系统的响应下的相干驱动的晶格势。慢光设置为非线性动力学的研究提供了新的角度，因为它在引入和调制驱动方面具有优势，对可用非线性的符号和强度具有额外的可调性，并且可以根据需要电磁地挖掘潜在的潜力。
2014-01-15 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
