Cooperative atomic emission from a line of atoms interacting with a resonant plane surface
本研究利用耦合偶极子模型探讨原子在共振表面附近的合作荧光发射，发现当表面极化激元共振与原子偶极耦合一致时，原子荧光向表面模式的极快衰变会掩盖自由空间中的合作效应，并提出了实验验证方案。
2024-09-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Laser driving of Superradiant scattering at variable incidence angle
研究了抽运激光以不同角度入射到玻色-爱因斯坦凝聚体的超辐射散射，发现了非对称布居散射模式的存在。实验数据表明，泵浦光的方向对这种非对称性的形成起着重要的作用，这一结果与基于耦合Maxwell-薛定谔方程的数值模拟结果吻合得很好。我们的研究补充了以前的工作中，泵浦激光只沿凝聚体的短轴或长轴应用的差距，并扩展了我们的知识合作散射过程。
2011-03-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Light interacting with atomic ensembles: collective, cooperative and mesoscopic effects
合作散射是近年来研究的热点。在这篇文章中，我们讨论了合作散射的概念，从一个广泛的角度来看。我们简要回顾了各种集体效应时发生的光与原子系综相互作用。我们表明，最近在“单光子超辐射”或线性光学系统中的合作散射的背景下讨论的一些效应也可以用“标准光学”来解释，即，使用宏观量，例如磁化率或扩散系数。我们解释了为什么一些集体效应依赖于原子密度，和其他的光学深度。特别是，我们表明，对于一个大的和稀释的原子样品驱动的远失谐激光，荧光的衰减，表现出超辐射和次辐射动力学，仅取决于共振光学深度。我们还讨论了在量子光学社区和介观物理社区中独立研究的概念之间的联系。我们表明，耦合偶极模型预测偏离欧姆定律的漫射光，非相干多重散射可以诱导荧光饱和，我们还表明弱本地化校正的扩散系数和洛伦兹局部场校正的不准确性的磁化率之间的相似性。
2016-09-02 cond-mat.dis-nn physics.atom-ph physics.optics
Resonances in Mie scattering by an inhomogeneous atomic cloud
尽管该过程具有量子性质，但两能级原子的密集冷样品的集体散射可以经典地解释为将样品描述为具有复折射率的宏观物体。我们证明了通过调节入射激光场的频率或原子的原子序数，在合作散射中可以很容易地观察到米氏理论中的共振。得到了具有玻色-爱因斯坦凝聚体抛物线密度特性的球形原子云的散射问题的解，计算得到的合作辐射压力在稠密云的云位移中呈现共振现象.与均匀的云不同，均匀的云显示出复杂的结构，包括狭窄的峰，这些密度显示出共振，但只有在相当规则和对比的振荡形式下。
2011-11-17 physics.atom-ph physics.optics
Cooperative eigenmodes and scattering in 1D atomic arrays
偶极子之间的集体耦合可以显著地改变介质的光学响应。这种效应强烈地依赖于介质的几何形状和光的偏振。利用经典的耦合偶极模型，研究了弱激光场驱动下一维原子偶极相互作用的最简单情形。改变驱动场的偏振和方向使我们能够分别解决超辐射，亚辐射，红移和蓝移本征模，以及观察不同模式之间的强Fano干涉。合作特征向量可以由最近邻偶极子之间的相位差来表征，范围从与它们最近邻的所有同相振荡到所有异相振荡。研究了本征模随原子数和晶格间距的变化规律，发现无限原子链的某些本征模的衰减速率与两镜间单个原子的衰减速率相同。我们观察到的效果提供了一个框架，集体控制的介质的光学响应，洞察更复杂的几何形状的行为，以及提供进一步的证据，偶极模拟腔QED。
2016-09-22 physics.atom-ph
Observation of cooperative Mie scattering from an ultracold atomic cloud
在散射体的分布处的光的光的散射是本质上协同的过程，这意味着散射光的散射速率和角分布基本上由分布的体性质（bulk properties）（诸如其尺寸、形状和密度）支配，尽管局部无序和密度波动可能对协同性具有重要影响。通过测量远失谐激光束作用于非常小而密集的超冷原子云的辐射压力，我们能够确定超辐射加速散射速率和Mie散射在合作过程中各自的作用。它们分别导致辐射压力的抑制或增强。我们观察到一个最大的辐射压力作为诱导相移的函数，标记的瑞利-德拜-GANs近似的有效性的边界线从一个政权，其中米氏散射是更复杂的。因此，我们的观察有助于澄清之间的复杂关系的瑞利光的散射在一个粗粒度的合奏的个人散射和米氏散射的堆积密度分布。
2010-04-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Decay dynamics in the coupled-dipole model
随着最近在稀原子云中对超辐射和亚辐射的实验观测，冷原子中的合作散射，特别是在单光子超辐射的背景下，重新引起了人们的兴趣。支持合作散射实验特征的数值模拟通常受到可以处理的偶极子数量的限制，远低于实验中的原子数量。在本文中，我们提供了系统的数值研究，旨在匹配制度的稀释原子云。我们使用标量耦合偶极模型在低激发极限和排斥体积，以避免密度相关的影响。得到了超辐射和亚辐射的标度律，指出了数值研究的局限性。我们还说明了光散射的合作性质，考虑入射激光场，其中一半的光束有一个$π$相移。在这种条件下获得的增强的子辐射提供了在检测到的信号中的相干性的作用的附加签名。
2017-05-05 physics.atom-ph
Directional quantum scattering transducer in cooperative Rydberg metasurfaces
Harvard University（哈佛大学）
该研究提出了一种利用四波混频和量子散射的单光子转换方案，利用合作性Rydberg阵列实现高效且方向性强的太赫兹至光学转换。
2025-10-31 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Enhanced lifetime of positronium atoms via collective radiative effects
提出了一种利用系统合作自发发射的超辐射和亚辐射机制来操纵正电子素原子的致密气体湮灭动力学的方法。湮灭动力学受气体密度和驱动强共振激光场的强度控制。特别地，该方法允许通过经由共振激光场和腔场中的集体辐射效应将原子捕获在激发态中来将正电子素原子系综的湮灭寿命增加一百倍以上。
2011-12-07 physics.atom-ph quant-ph
Population of collective modes in light scattering by many atoms
光与含有大量粒子的原子样品的相互作用产生许多集体（或合作）效应，例如多重散射、超辐射和亚辐射，即使原子密度低且入射光强度弱（线性光学区域）。追踪光场的自由度，系统可以很好地描述一个有效的原子哈密顿量，它包含了光介导的偶极-偶极原子之间的相互作用。这种长程相互作用是各种集体效应或系统的集体激发模式的起源。尽管对这些集体模式的本征值和本征函数的分析确实允许将超辐射模式与其他集体模式区分开来，但这不足以理解驱动系统的动力学，因为并非所有集体模式都被显著填充。在这里，我们研究如何激励参数，即驱动场，决定人口的集体模式。我们特别调查的作用，从原子跃迁的激光失谐，并证明了一个简单的失谐和稳态人口的模式之间的关系。这种关系可以理解合作散射的几个属性，如为什么超辐射和亚辐射成为独立的失谐在足够大的失谐没有消失，为什么超辐射，但不是亚辐射，被抑制附近的共振。
2017-02-03 physics.atom-ph physics.optics
Collective Excitation Dynamics of a Cold Atom Cloud
我们从实验和理论上研究了冷原子云在激光照射下的瞬态响应。我们表明，合作的影响，这是以前研究的衰减动力学后，激光器被关闭，也引起了在这种配置的特征。特别是，我们表明，集体拉比振荡表现出超辐射阻尼。我们首先考虑一个实验，在线性光学制度和线性耦合偶极子理论很好地描述。然后我们表明，当增加饱和参数时，这种线性光学模型会崩溃，并且实验结果可以通过非线性平均场理论很好地描述。场论。
2020-01-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Coherent scattering of near-resonant light by a Dense Microscopic Cold Atomic cloud
我们测量了激光冷却的原子云对光的相干光的散射，原子云的大小与光波长相当。通过将调谐在原子共振附近的激光束与原子散射的场进行干涉，我们观察到随着原子数目的增加，共振的红移、加宽和消光饱和。我们将这些特征归因于增强的光诱导偶极-偶极相互作用在冷的，致密的原子系综中，导致标准预测的失败，如“合作兰姆位移”。基于洛伦兹-洛伦兹公式的平均场模型对原子云的描述忽略了光被同一个原子反复散射的散射事件，而微观离散偶极子模型结合了这些效应，导致与观测结果越来越接近，尽管仍然存在差异。
2016-04-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Generalized hyper-Ramsey-Bordé matter-wave interferometry: quantum engineering of robust atomic sensors with composite pulses
使用超窄光跃迁的一类新的原子干涉将量子工程控制推向非常高的精度水平，用于下一代传感器和量子门操作。在这种背景下，我们提出了一种新的量子工程方法的Ramsey-Bordé干涉引入多个复合激光脉冲与定制的脉冲宽度，拉比场振幅，频率失谐和激光相位阶跃。我们探索量子精密测量与超拉姆齐和超哈恩-拉姆齐时钟低于$10^-18$水平的分数精度的光激发参数的微调控制，导致旋量干扰保护免受光移耦合到激光探测场的变化。我们审查合作的复合脉冲协议，以产生强大的拉姆齐-Bordé，马赫-曾德尔和双回路原子传感器屏蔽测量失真相关的多普勒频移和光频移耦合脉冲面积误差。引入容错自动平衡超干涉仪，消除了在整个探测询问协议期间可能发生的几种技术激光脉冲缺陷。具有复合脉冲和超冷原子源的量子传感器应该在检测加速度和旋转引起的相移方面提供新的高精度水平，这是对超时钟基础物理测试的重大改进，同时为原子干涉仪以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新概念铺平了道路。
2022-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Cooperativity in light scattering by cold atoms
在共振激光束驱动下，N个冷二能级原子组成的原子云在散射场和作用于原子云质心上的辐射压力中都表现出协同效应。诱导偶极子同步，散射光呈现超辐射和/或亚辐射特征。我们提出了一个量子描述的过程中的原子密度矩阵的标量，玻恩-马尔可夫近似，减少到单激发极限的主方程。从弱入射场的微扰方法出发，由主方程导出了线性区有效的哈密顿量。讨论了不同光学厚度下驱动时控Dicke展开和分波展开的有效性，给出了散射强度和辐射对质心的压力的解析表达式。我们还导出了这些相关偶极子对原子激发和散射光的集体抑制的表达式。
2012-06-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Second-order correlations in directed emissions in sodium atoms
本研究测量了钠原子在双色激发下定向红外发射的二阶强度关联g⁽²⁾(τ)，发现其g⁽²⁾(0)超1且低于热光极限2，揭示发射源于相位匹配协同过程，为钠基光源应用提供关键统计特性依据。
2025-11-15 physics.atom-ph
Super- and subradiance in dilute disordered cold atomic samples: observations and interpretations
本章研究稀薄、弱激发无序冷原子系综在激光关闭后散射光的先快后慢衰减，提出光学解释以阐明超辐射与亚辐射机制。
2023-06-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collective coupling of driven multilevel atoms and its effect on four-wave mixing
本文系统分析多能级原子经共同电磁环境耦合的集体效应，应用于金刚石构型原子对四波混频，揭示偶极-偶极相互作用导致光子关联从类洛伦兹到双峰的转变。
2024-11-06 physics.atom-ph quant-ph
