Quantum to Classical Transition in a Single-Ion Laser
光子从大量原子到强光场模式的受激发射是“经典”激光器中产生激光的主要机制。激光发射的开始是由一个阈值标记的，该阈值可以由作为外部泵浦强度的函数的光子通量的急剧增加来表征。对于激光器的基本组成部分来说，情况并不一定如此：一个被囚禁的原子与一个单一的光辐射模式相互作用。结果表明，这种“量子”激光器在原子与辐射场强耦合的情况下可以产生无阈值的激射。然而，尽管理论上预测，但到目前为止，在单原子水平上的阈值无法在实验上观察到。本文通过改变原子与光场的耦合强度，演示了单原子激光的阈值特性和非阈值特性。我们观察到的激光阈值的建立，通过在光学模式中的光子的积累，即使是平均光子数大大低于经典的情况下。此外，自猝灭发生在非常强的外部泵浦下，并且构成单原子激光器的固有限制。此外，我们发现，可以调整弱外部泵浦的发射光的统计特性，从量子到经典域。我们的观察标志着对激光器在几个原子极限下运行的基本理解迈出了重要的一步，包括基于半导体量子点或分子的系统。
2010-02-18 quant-ph
Series solution to the laser-ion interaction in a Raman-type configuration
在不考虑旋波近似（RWA）和Lamb-Dicke极限及弱激发条件的限制下，用级数解研究了囚禁超冷离子与两束行波激光的Raman相互作用.将我们的解与RWA下的解进行了比较，证明了RWA的有效区域。作为一个实际的例子，薛定谔猫态的制备与我们的解决方案提出了超出弱激发制度。
2001-11-07 quant-ph
Thermal photon statistics in laser light above threshold
我们表明，在激光阈值的光子数波动的减少，经常被引用为一个基本的激光性能不会发生在典型的半导体激光器，如那些通常用于现代技术应用的今天。实际上，这样的激光器仍然可以表现出远高于阈值的热强度波动。因此，我们得出结论，亚热强度波动不能被视为激光的必要属性。相反，应该区分热激光机制和亚热激光机制。
1999-03-04 adap-org cond-mat nlin.AO
Spectral Singularities, Threshold Gain, and Output Intensity for a Slab Laser with Mirrors
我们探讨的后果出现的线性和非线性光谱奇异性TE模式的均匀板的有源光学材料，放置在两个镜子之间。我们使用的结果与两个基本假设的行为，激光发射的平板的激光阈值条件和输出强度，这些模式，并讨论其物理意义，推导出明确的表达式。特别是，我们揭示的细节的阈值增益和输出强度上的位置和属性的镜子和增益材料的折射率的实部的依赖。
2017-10-08 physics.optics quant-ph
Ultra-low threshold, electrically pumped quantum dot photonic crystal nanocavity laser
高效、低阈值和紧凑的半导体激光器源正被研究用于高速通信、信息处理和光学互连中的许多应用。最好的边缘发射和垂直腔面发射激光器（VCSEL）具有大约100 \muA的阈值[1，2]，但是对于许多应用（特别是光学互连）来说，耗散太多的功率而不实用[3]。光泵浦的光子晶体（PC）纳米腔激光器代表了低阈值激光器的最新技术水平[4，5];然而，为了实用，必须开发电泵浦这些结构的技术。在这里，我们展示了一个量子点光子晶体纳米腔激光器在砷化镓由离子注入形成的横向p-i-n结泵浦。在高达150K的温度下观察到连续波激光。在50 K和150 K下观察到的阈值分别为181 nA和287 nA，这是在任何类型的电泵浦激光器中观察到的最低阈值。
2011-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Two-media laser threshold magnetometry: A magnetic-field-dependent laser threshold
本研究提出双介质激光阈值磁力测量，利用NV金刚石和VCSEL补偿损耗，实现磁场相关激光阈值，灵敏度达49.07 pT/√Hz，优化后可达4.9 fT/√Hz。
2025-09-08 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: II. Relativistic Coulomb-corrected strong field approximation
本文发展了一种相对论库仑修正强场近似（SFA），用于研究相对论强激光场中高电荷态类氢离子阈上电离的自旋效应。库仑校正的SFA是基于描述电离电子激光驱动的连续动力学的离子核的库仑场扰动的相对论eikonal-Volkov波函数。考虑了总哈密顿量不同分区的SFA。该方法应用于强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。微分和总电离率的解析计算。在SFA技术内检索Perelomov-Popov-Terent'ev电离率的相对论模拟。讨论了不同分区中SFA的物理相关性。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Above-threshold ionization with highly charged ions in super-strong laser fields: III. Spin effects and its dependence on laser polarization
研究了类氢高电荷态离子在线偏振和圆偏振激光场中强场电离隧穿过程中的自旋效应。分析了激光场的偏振对自旋效应的影响。自旋分辨微分电离率的计算采用相对论库仑校正强场近似（SFA）在以前的文件中的系列。自旋不对称性和自旋翻转概率的解析表达式，取决于激光的偏振，获得对应于隧穿概率的最大值的光电子动量。本文提出了一个描述隧道电离中自旋动力学的简单模型，它对自旋效应提供了一个直观的解释。自旋翻转被证明是实验上可观察到的，通过使用中等高度带电的离子与电荷的顺序为20和激光场的强度为$I\sim 10^{22}$ W/cm $^2$。
2018-07-03 physics.atom-ph quant-ph
Above-threshold ionization with highly-charged ions in super-strong laser fields: I. Coulomb-corrected strong field approximation
针对强激光场中高电荷态离子阈上电离的研究，发展了库仑修正的强场近似。在程函近似下，将库仑势微扰地处理在连续电子准经典波函数的相位上，考虑了原子核的库仑势对连续介质中电离电子动力学的影响.本文利用速度和长度规范讨论了非相对论区域的库仑修正SFA的形式.研究了强线偏振激光场中类氢体系的直接电离。本文讨论了不同规范下的结果与Perelomov-Popov-Terent的常时方法的关系。
2013-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Laser threshold magnetometry
我们提出了一种新型的传感器，它使用含有光学活性氮空位（NV $^-$）中心的金刚石作为激光介质。磁力计可以在室温下工作，产生的光可以很容易地进行光纤耦合，从而可以用于工业应用和遥感。通过将激光泵浦与射频拉比驱动场相结合，外部磁场改变了NV $^-$中心的荧光。我们利用这种荧光水平的变化将激光推到阈值以上，用外部磁场控制的强度打开它，这提供了具有非常高对比度的读出信号的相干放大。这种机制与传统的基于NV $^-$的磁力计有质的不同，后者使用基于非相干光子发射的荧光测量。我们称我们的方法激光阈值磁强计（LTM）。我们预测，体积为1 mm $^3$的NV $^-$型激光阈值磁强计可以实现散粒噪声限制的直流~ 1.86 fT $/\sqrt{\rm{Hz}}$和a.c.~灵敏度为3.97 fT $/\sqrt{\rm{Hz}}$。
2016-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.ins-det
Laser threshold magnetometry using green light absorption by diamond nitrogen vacancies in an external cavity laser
金刚石中的氮空位（NV）中心最近吸引了相当大的兴趣用于量子传感，有望提高从物理学到生物医学的应用的灵敏度。传统的传感方案涉及在绿色激光和微波照射下监测来自NV中心的红色荧光的变化。由于来自NV三重态发射的强荧光背景和输出中任何变化的低相对对比度，灵敏度受到高光学散粒散粒噪声水平的严重限制。在这里，我们提出了一种避免这个问题的方法，通过使用通过金刚石的绿色泵浦吸收的变化作为半导体外腔激光器接近激射阈值运行的一部分。我们表明，理论上的灵敏度磁场的pT/sqrt（Hz）的水平上是可能的，使用具有最佳密度的NV中心的金刚石。我们讨论的物理要求和限制的方法，特别是放大的自发发射阈值附近的作用，并探讨现实的实现，使用当前的技术。
2021-01-22 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Threshold studies for a hot beam superradiant laser including an atomic guiding potential
本文通过累积量展开数值研究热束超辐射激光器的阈值条件，发现增加原子数可显著提高温度阈值，速度滤波影响甚微，而朝向腔模波腹的光学导引能显著降低阈值并提高输出功率。
2023-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Coherence time of a cold-atom laser below threshold
实验研究了增益介质为磁光囚禁原子气体的阈值以下拉曼激光的相干时间。二阶光学相干性表现出光子聚束，其相关时间通过控制增益而变化两个数量级。结果是在一个简单的分析模型，这表明该效果是由增益，而不是分散，在这个系统中，在很好的协议。腔衰荡测量表明，光子寿命，相关的一阶相干时间，也增加了。
2020-08-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spectral properties of a thresholdless dressed-atom laser
研究了光子晶体中单原子缀饰态激光器腔模的原子荧光光谱特性和输出光场。我们特别注意的行为的频谱中存在的频率依赖水库和搜索的签名的无阈值激光。虽然通过对腔场光子统计的分析，预言了腔场的无阈值行为，但我们发现腔场的光谱中仍然存在阈值行为。我们发现，腔场谱的结构强烈地依赖于抽运率的奇异性。在低抽运率下，光谱不是单色的，而是由一组离散谱线组成，揭示了组合修饰原子与腔场系统的离散（量子）结构。我们发现，当抽运率达到一定值时，多峰结构转变为一条以腔场频率为中心的窄谱线。的光谱的行为的物理解释提供了在系统的修饰状态。
2010-02-02 physics.optics quant-ph
Threshold and frequency properties of a cold ytterbium laser
本文研究了冷镱原子在高精细度腔内的激光作用，重点分析了其激光阈值与频率特性，并与理论模型进行了比较。
2024-04-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Fluctuations of radiation from a chaotic laser below threshold
研究了充满增益介质的混沌腔的辐射。提出并求解了一组描述光子密度和增益介质布居数的耦合方程。发现了辐射的谱分布和涨落，全噪声是由等频率光子的正相关（由于受激发射和混沌散射）和与增益介质的相互作用引起的光子间负相关的抑制竞争引起的。后者的效果是负责一个显着的抑制的光子噪声相比，线性理论的预测。
2004-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Zero-Threshold PT-Symmetric Polariton-Raman Laser
本文提出在各向异性光学微腔中通过偏振控制泵浦实现零阈值拉曼激光，利用 PT 对称哈密顿量解释单一偏振模式的出现，并验证了发射光的相干性，为探索二维材料中光的非厄米和拓扑特性开辟新方向。
2025-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermal bistability-based method for real-time optimization of ultralow-threshold whispering gallery mode microlasers
提出了一种基于热双稳的超低阈值微激光器优化方法。当泵浦激光频率扫过泵浦谐振时，动态热双稳态减慢了功率变化。由此产生的线形状修改使得能够实时监测激光特性。我们证明了这种方法的功能化微球表现出亚微瓦激光阈值。这种方法被证实通过比较的结果与一步一步的记录在准静态的热条件。
2015-09-30 physics.optics quant-ph
Non-Hermitian gauged laser arrays with localized excitations: Anomalous threshold and generalized principle of selective pumping
本文研究局域泵浦下非厄米激光阵列的反常等阈值现象，通过转移矩阵揭示耦合结与光子环境的能量交换机制，并提出由泵浦、模式及双正交伙伴三重乘积决定的广义选择性泵浦原理。
2023-09-27 physics.optics quant-ph
Above-threshold ionization photoelectron spectrum from quantum trajectory
强激光-原子物理中的许多非线性量子现象可以用轨道的概念直观地解释。利用玻姆力学研究了强激光场与原子相互作用的多光子过程：阈上电离。首先从玻姆-牛顿方程出发，得到了原子电子在强激光场中的量子运动轨迹，然后由轨迹求出光电子的能量。利用光电子系综的能量，我们得到了ATI谱，这与以前的理论和实验结果是一致的。将BM方法与经典的轨道Monte-Carlo方法进行比较，我们发现量子势在再现ATI谱中可能起着关键作用。我们的工作可能为理解强激光原子物理中的量子现象提供一种新的途径。
2009-06-18 physics.atom-ph quant-ph
Strong-field above-threshold photoemission from sharp metal tips
我们提出了能量分辨测量电子发射从尖锐的金属尖驱动的低能量脉冲从几个周期的激光振荡器。我们观察到阈值以上的光电子发射的光子顺序高达9。当激光强度为2*10^11 W/cm ^2时，最低阶峰受到抑制，表明强场效应开始出现。我们还观察到峰位移与强度呈线性关系，斜率约为-1.8eV /（10^12 W/cm^2）。我们属性的激光场效应的大小发生在尖端的表面的场增强。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Pathways to non-sequential multiple ionization in strong laser fields
强激光场中非顺序多重电离的出射电子具有强关联性。相关性可以解释在一个经典的模型中相互作用的电子在外场的存在。在这里，我们扩展了以前的分析，两个和三个电子的情况下，多达八个电子，并确定鞍形配置，保护非顺序的多重电离的通道。对于四个或更少的电子，占主导地位的电子是等效的，对于六个或更多的电子，情况不再如此。五个电子的情况是边缘的，有两个几乎简并的过渡配置。组态的总数迅速增加，从3个电子的2个组态增加到8个电子的26个组态。
2003-05-14 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
Spectral Singularities and CPA-Laser Action in a Weakly Nonlinear PT-Symmetric Bilayer Slab
研究了弱非线性PT对称双线性平板光学活性材料的光谱奇异性。特别地，我们导出了激光阈值条件，并计算了激光输出强度。这些揭示了系统的以下意想不到的特征：1。对于层的折射率的实部$η$等于1的情况，有损层的存在降低了阈值增益; 2.对于当$η-1$比折射率的虚部的大小大得多时更常见的情况，阈值增益系数是具有局部最小值的$η$的函数。后者与增益材料的均质板的阈值增益系数形成鲜明对比，该阈值增益系数是$η$的递减函数。我们用这些结果来评论的非线性效应的前景，使用这个系统作为CPA激光器。
2014-04-07 math-ph math.MP physics.optics
Terahertz quantum cascade lasers with thin resonant-phonon depopulation active regions and surface-plasmon waveguides
我们报道了三阱，共振声子减少太赫兹量子级联激光器与半绝缘表面等离子体波导和减少有源区（AR）的厚度。比较了厚度为10、7.5、6和5 μm的器件的阈值电流密度、最高工作温度、输出功率和AR温度。较薄的AR对外延生长的技术要求较低，并且导致器件的电加热减少。然而，发现7.5 μ m厚的器件在阈值处提供最低的电功率密度，因为它们代表了低电阻和低阈值增益之间的最佳权衡。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
