Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2026, выпуск 1 » Статья стр. 62
<<<>>>
Асимптотические решения уравнений для P- и Q-распределений в модели одноатомного лазера с некогерентной накачкой
Ларионов Н.В. 1,2
1Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: larionov.nickolay@gmail.com
Поступила в редакцию: 31 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 7 ноября 2025 г.
Принята к печати: 11 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 24 февраля 2026 г.
PDF версия
На основе уравнений для усреднённых по фазе P- и Q-распределений исследован стационарный режим работы одноатомного лазера с некогерентной накачкой. Показано, что в условиях существования "полуклассического" решения в этих уравнениях появляется большой параметр, позволяющий получить их приближённые решения. Последние содержат в себе основные асимптотические решения, полученные ранее, и описывают работу одноатомного лазера на двух характерных масштабах задачи - "линейном", когда одноатомный лазер может генерировать как обычный лазер, и "квадратичном", когда существенно проявление ферми-статистики одиночного атома. При этом показано, что для введённого "линейного" масштаба задачи P-распределение одноатомного лазера совпадает с соответствующим распределением для лазера на макроскопическом числе излучателей. Уточнены условия выхода на беспороговый режим работы одноатомного лазера. Ключевые слова: одноатомный лазер, квазивероятностные распределения, режим сильной связи, субпуассоновская статистика, двухуровневый атом, беспороговый режим генерации.
  1. Yi Mu, C.M. Savage. Phys. Rev. A, 46, 5944 (1992). DOI: 10.1103/PhysRevA.46.5944
  2. G.S. Agarwal, S. Dutta Gupta. Phys. Rev. A, 42, 1737 (1990). DOI: 10.1103/PhysRevA.42.1737
  3. С.Я. Килин, Т.Б. Карлович. Опт. и спектр., 70, 628 (1991). EDN: YTDGOT
  4. C. Ginzel, H.J. Briegel, U. Martini, B.G. Englert, A. Schenzle. Phys. Rev. A, 48, 732 (1993). DOI: 10.1103/PhysRevA.48.732
  5. T. Pellizzari, H. Ritsch. Phys. Rev. Lett., 72, 3973 (1994). DOI: 10.1103/PhysRevLett.72.3973
  6. M. Loffler, G.M. Meyer, H. Walther. Phys. Rev. A, 55, 3923 (1997). DOI: 10.1103/PhysRevA.55.3923
  7. А.В. Козловский, А.Н. Ораевский. ЖЭТФ, 115, 1210 (1999). DOI: 10.1134/1.558842
  8. B. Jones, S. Ghose, J.P. Clemens, P.R. Rice, L.M. Pedrotti. Phys. Rev. A, 60, 3267 (1999). DOI: 10.1103/PhysRevA.60.3267
  9. Т.Б. Карлович, С.Я. Килин. Опт. и спектр., 91, 374 (2001). EDN: YSPNZR, DOI: 10.1134/1.1405210
  10. С.Я. Килин, Т.Б. Карлович. ЖЭТФ, 122, 933 (2002). EDN: YSSXIL. DOI: 10.1134/1.1528672
  11. Т.Б. Карлович. Опт. и спектр., 111, 758 (2011). EDN: OJGTRT. DOI: 10.1134/S0030400X11120113
  12. N.V. Larionov, M.I. Kolobov. Phys. Rev. A, 84, 055801 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevA.84.055801
  13. S.Ya. Kilin, A.B. Mikhalychev. Phys. Rev. A, 85, 063817 (2012). DOI: 10.1103/PhysRevA.85.063817
  14. N.V. Larionov, M.I. Kolobov. Phys. Rev. A, 88, 013843 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevA.88.013843
  15. E.N. Popov, N.V. Larionov. Proc. SPIE, 9917, 99172X (2016). DOI: 10.1117/12.2229228
  16. V. Stefanov, S.Y. Kilin. Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 22, 64 (2019). EDN: ZIJQTJ
  17. В.А. Бобрикова, Р.А. Хачатрян, К.А. Баранцев, Е.Н. Попов. Опт. и спектр., 127, 976 (2019). DOI: 10.21883/OS.2019.12.48695.39-19
  18. N.V. Larionov. Proc. IEEE Int. Conf. on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), 265 (2020). DOI: 10.1109/EExPolytech50912.2020.9243955
  19. N.V. Larionov. J. Phys.: Conf. Ser., 2103, 012158 (2021). DOI: 10.1088/1742-6596/2103/1/012158
  20. B. Parvin. Eur. Phys. J. Plus, 136, 728 (2021). DOI: 10.1140/epjp/s13360-021-01720-5
  21. D.B. Horoshko, Chang-Shui Yu, S.Ya. Kilin. J. Opt. Soc. Amer. B, 38, 3088 (2021). DOI: 10.1364/JOSAB.436004
  22. A.B. Mikhalychev, S.V. Vlasenko, S.Ya. Kilin. Phys. Rev. A, 105, 063723 (2022). DOI: 10.1103/physreva.105.063723
  23. Н.В. Ларионов. ЖЭТФ, 161, 166 (2022). DOI: 10.31857/S004445102202002X
  24. B. Parvin. Annals of Physics, 471, 169832 (2024). DOI: 10.1016/j.aop.2024.169832
  25. A.H. Nayfeh. Perturbation Methods (N.Y., Wiley. Interscience, 2000)
  26. M.О. Скалли, M.С. Зубайри. Квантовая оптика, под ред. В.В. Самарцева (Физматлит, М., 2003)
  27. H.J. Carmichael. Statistical methods in quantum optics 1: master equations and Fokker-Planck equations (Springer Science and Business Media, 2013)
  28. Э. Маделунг. Математический аппарат физики. Справочное руководство, под ред. В.И. Левина, Изд. 2-е, стер. (Наука, М., 1968)
  29. A.D. Polyanin, V.F. Zaitsev. Handbook of Exact Solutions for Ordinary Differential Equations, 2nd ed. (Boca Raton.London: Chapman and Hall/CRC Press, 2003)
  30. B. Daeubler, H. Risken, L. Schoendoff. Phys. Rev. A, 48, 3955 (1993). DOI: 10.1103/PhysRevA.48.3955
  31. А.И. Ансельм. Основы статистической физики и термодинамики (Лань, СПб., 2022)
  32. Д.Ф. Смирнов, А.С. Трошин. УФН, 153, 233 (1987). DOI: 10.3367/UFNr.0153.198710b.0233
  33. Л. Мандель, Э. Вольф. Оптическая когерентность и квантовая оптика (Физматлит, Москва, 2000)
  34. M.O. Scully, W.E. Lamb. Physical Review, 159(2), 208 (1967). DOI: 10.1103/physrev.159.208
  35. M.G. Raizen, R.J. Thompson, R.J. Brecha, H.J. Kimble, H.J. Carmichael. Phys. Rev. Lett., 63, 240 (1989). DOI: 10.1103/PhysRevLett.63.240
  36. R.B. Levien, M.J. Collett, D.F. Walls. Phys. Rev. A, 47, 5030 (1993). DOI: 10.1103/physreva.47.5030
  37. S. Ashhab, J.R. Johansson, A.M. Zagoskin, F. Nori. New J. Physics, 11, 023030 (2008). DOI: 10.1088/1367-2630/11/2/023030
  38. С.О. Тарасов, С.Н. Андрианов, Н.М. Арсланов, С.А. Моисеев. Известия РАН. Серия физическая, 82(8), 1148 (2018). DOI: 10.3103/S1062873818080415
  39. Е.Н. Попов, В.А. Решетов. Письма в ЖЭТФ, 111, 846 (2020). DOI: 10.31857/S1234567820120113
  40. A.A. Sokolova, G.P. Fedorov, E.V. Il'ichev, O.V. Astafiev. Phys. Rev. A, 103, 013718 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevA.103.013718
  41. Y.-W. Lu, W. Li, R. Liu, Y. Wu, H. Tan, Y. Li, J.-F. Liu. Phys. Rev. B, 106, 115434 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.106.115434
  42. S. Vlasenko, A. Mikhalychev, S. Pakniyat, G. Hanson, A. Boag, G. Slepyan, D. Mogilevtsev. Advanced Quantum Technologies, 6, (2023). DOI: 10.1002/qute.202300060
  43. A. Dey, A. Pal, S.D. Gupta, B. Deb. Phys. Scr., 98, 065527 (2023). DOI: 10.1088/1402-4896/acd4f5
  44. A.S. Kuraptsev, I.M. Sokolov. Phys. Rev. A, 112, 013702 (2025). DOI: 10.1103/s85r-vx8t
  45. E.N. Popov, A.I. Trifanov, M.A. Moskalenko, V.A. Reshetov. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 16, 176 (2025). DOI: 10.17586/2220-8054-2025-65-2-176-182
  46. J. McKeever, A. Boca, A.D. Boozer, J.R. Buck, H.J. Kimble. Nature, 425, 268 (2003). DOI: 10.1038/nature01974
  47. K.M. Birnbaum, A. Boca, R. Miller, A.D. Boozer, T.E. Northup, H.J. Kimble. Nature, 436, 87 (2005). DOI: 10.1038/nature03804
  48. D. Englund, A. Faraon, I. Fushman, N. Stoltz, P. Petroff, J. Vuckovic. Nature, 450, 857 (2007). DOI: 10.1038/nature06234
  49. M. Nomura, N. Kumagai, S. Iwamoto, Y. Ota, Y. Arakawa. Opt. Express, 17, 15975 (2009). DOI: 10.1364/OE.17.015975
  50. M. Nomura, N. Kumagai, S. Iwamoto, Y. Ota, Y. Arakawa. Nature Physics, 6, 279 (2010). DOI: 10.1038/nphys1518
  51. F. Dubin, C. Russo, H. Barros, A. Stute, C. Becher, P. Schmidt, R. Blatt. Nat. Phys., 6, 350 (2010). DOI: 10.1038/nphys1627
  52. A. Reiserer, G. Rempe. Rev. Mod. Phys., 87, 1379 (2015). DOI: 10.1103/RevModPhys.87.1379
  53. C. Gies, F. Gericke, P. Gartner, S. Holzinger, C. Hopfmann, T. Heindel, J. Wolters, C. Schneider, M. Florian et al. Phys. Rev. A, 96, 023806 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevA.96.023806
  54. M. Mantovani, A.D. Armour, W. Belzig, G. Rastelli. Phys. Rev. B, 99, 045442 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevB.99.045442
  55. N. Tomm, S. Mahmoodian, N.O. Antoniadis, et al. Nat. Phys., 19, 857 (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-01997-6
  56. A.A. Sokolova, D.A. Kalacheva, G.P. Fedorov, O.V. Astafiev. Phys. Rev. A, 107, L031701 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevA.107.L031701
  57. R. Sett, F. Hassani, D. Phan, S. Barzanjeh, A. Vukics, J.M. Fink. PRX Quantum, 5, 010327 (2024). DOI: 10.1103/PRXQuantum.5.010327
  58. Z. Wang, S. Guan, G. Teng, et al. Quantum Front, 4, 10 (2025). DOI: 10.1007/s44214-025-00083-7
  59. S. Ritter, C. Nolleke, C. Hahn et al. Nature, 484, 195 (2012). DOI: 10.1038/nature11023
  60. И.Н. Карцан, В.С. Аверьянов. Защита информации. Инсайд, 3 (111), 50 (2023). EDN: EQZKRC

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme