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华中师范大学学报(自然科学版) 1984年第2期 39-50页

作者：彭金生华中师院物理系

本文首先介绍了超辐射的基本特性和实验原理,并论述了半经典理论和量子理论对于二能级原子集合系统超辐射问题的处理。然后笔者采用一种完全量子电动力学方法。简明地处理超辐射问题,得出了与早先文献所得到的相一致的结论。

关键词：超辐射量子电动力学理论量子理论原子数激光发射原子分子半经典理论

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微腔辅助的自旋动力学特性和超辐射相变

光学学报 2024年第5期44卷 245-252页

作者：崔超冯彦林山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型... 详细信息

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义,且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。

关键词：量子光学光学微腔超辐射自旋动力学玻色爱因斯坦凝聚

具有双曲色散关系的材料附近多原子超辐射的理论研究

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具有双曲色散关系的材料附近多原子超辐射的理论研究

作者：刘玉英南昌大学

学位级别：硕士

因其新奇的光学性质和广泛的应用价值,具有双曲色散关系的材料在光学和电磁学领域备受关注,这类材料通常被称为双曲材料。双曲材料在纳米光子学、超材料、激光技术等领域扮演着重要的角色,例如,可以用来制备超透镜、新型光学器件等。此... 详细信息

因其新奇的光学性质和广泛的应用价值,具有双曲色散关系的材料在光学和电磁学领域备受关注,这类材料通常被称为双曲材料。双曲材料在纳米光子学、超材料、激光技术等领域扮演着重要的角色,例如,可以用来制备超透镜、新型光学器件等。此外,双曲材料在增强近场辐射热传输、原子的自发辐射的调控等方面也具有重要应用。三硒化二铋（Bi2Se3）是一种具有代表性的拓扑绝缘体,同时也是一种天然的双曲材料。Bi2Se3具有独特的表面电子态和体光学响应,在太赫兹频率范围可以支持高度定向的集体模--双曲声子极化子。本文主要从理论上研究双曲型表面极化子对原子自发辐射和超辐射的调控。首先,我们研究了相变材料二氧化钒附近两原子的自发辐射,详细探讨了两原子位于二氧化钒的同侧（反射构型）和异侧（透射构型）时的超辐射行为。由于二氧化钒在341K附近时发生一级金属--绝缘相变,通过控制温度可以实现系统在超辐射与亚辐射之间的相互转换。值得注意的是,自发辐射衰减因子在加热过程和冷却过程历经不同的路径,形成类磁滞回线的现象。本文提出的温度调控超辐射为控制量子发射器之间的相互作用提供了一种新的有效方法。此外,还研究了拓扑绝缘体Bi2Se3附近原子间的相互作用以及纠缠问题,作为一种典型的拓扑绝缘体,Bi2Se3不仅可以支持表面电子态,还可以在太赫兹频率范围内支持双曲声子极化子,通过掺杂可以控制表面电子态与双曲声子极化子的耦合,形成杂化的双曲声子等离激元极化子。我们发现由于这种杂化作用,原子的自发辐射以及两原子的相互作用可以同时在双曲带内和双曲带外都得到增强。并且通过调控Bi2Se3的化学势,可以实现超辐射态和亚辐射态之间的相互转换。我们还对量子发射器（quantum emitters,QEs）在无相互作用、中等强度相互作用和强相互作用下原子在太赫兹波段的纠缠行为进行了研究,发现在后两种情况下,纠缠往往会出现突然消失,但在短时间消失后又可能会产生。本论文的研究不仅为理解双曲型表面极化子在超辐射方面的作用机制提供了重要线索,而且为调控量子发射器间的相互作用和光子学领域的应用开发提供了新的思路。

关键词：二氧化钒三硒化二铋超辐射量子纠缠

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超辐射晶格研究进展

中国基础科学 2024年第3期26卷 31-36,43页

作者：蔡晗徐兴奇王大伟刘仁保朱诗尧司嘉理浙江大学物理学院杭州310027 浙江大学光电科学与工程学院杭州310027 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室杭州310027 香港中文大学物理系中国香港999077 得州农工大学量子科学与工程研究所得克萨斯77843美国

量子模拟是指利用可控量子系统模拟哈密顿量的演化过程,为研究量子多体问题提供了超越经典算力的途径。冷原子光晶格作为常用的量子模拟平台,实现了一系列重要量子物态的模拟,但仍受制于量子调控所导致的加热效应。为解决调控与低温之... 详细信息

量子模拟是指利用可控量子系统模拟哈密顿量的演化过程,为研究量子多体问题提供了超越经典算力的途径。冷原子光晶格作为常用的量子模拟平台,实现了一系列重要量子物态的模拟,但仍受制于量子调控所导致的加热效应。为解决调控与低温之间的矛盾,提出一种基于室温原子集体激发态的晶格结构并用于量子模拟,即动量空间的超辐射晶格。介绍超辐射晶格的基本原理和最新实验进展,包括手征边缘流、平带局域化、动力学局域化和非局域化等重要固体物理现象的模拟以及晶格几何相位的测量。超辐射晶格可用于发展光学二极管等光学器件,并为量子精密测量及量子模拟提供新的技术和方法。

关键词：超辐射动量空间晶格量子模拟

基于双原子超-亚辐射态选择性驱动的空间定向关联辐射

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物理学报 2024年第14期73卷 87-98页

作者：张杰陈爱喜彭泽安浙江理工大学理学院杭州310018

对于两个二能级原子组成的系统,当受到方向性可调的激光场驱动,同时原子间存在偶极-偶极相互作用和自发辐射相干的条件下,我们研究系统的双光子发射现象.对于全同原子系统,原子在特殊的几何构型下,能够实现将原子系统选择性激发到超辐... 详细信息

对于两个二能级原子组成的系统,当受到方向性可调的激光场驱动,同时原子间存在偶极-偶极相互作用和自发辐射相干的条件下,我们研究系统的双光子发射现象.对于全同原子系统,原子在特殊的几何构型下,能够实现将原子系统选择性激发到超辐射态或亚辐射态,详细讨论了关联函数的角分布情况.对于非全同原子系统,由于原子间的失谐,选择性驱动减弱,但是通过失谐的改变,激光方向调节能够对能级间耦合强度产生显著影响.研究发现调整激光的入射角度和原子的失谐,能够改变原子一阶相干,进而可以优化关联函数的角分布图样,以获得良好的对称性.本研究能够实现单侧或双侧高定向双光子发射,这为纳米天线的双光子发射提供了理论依据.

关键词：超辐射亚辐射光子关联纳米天线

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超辐射机制相对论返波管的数值计算

强激光与粒子束 2007年第4期19卷 671-676页

作者：董烨董志伟周海京中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

运用相对论返波管非线性理论,推导出描述相对论返波管束波互作用的非线性自洽方程组;数值求解了该非线性自洽方程组,揭示了相对论返波管中由非稳态束波互作用产生的超辐射现象的基本规律:输出超辐射波峰值功率大约与参与互作用电子总电... 详细信息

运用相对论返波管非线性理论,推导出描述相对论返波管束波互作用的非线性自洽方程组;数值求解了该非线性自洽方程组,揭示了相对论返波管中由非稳态束波互作用产生的超辐射现象的基本规律:输出超辐射波峰值功率大约与参与互作用电子总电荷量的平方成正比。并将超辐射和由稳态束波互作用所产生的受激辐射作了相关比较,结果表明:超辐射是短电子束脉冲产生非稳态束波互作用的结果,而受激辐射是长电子束脉冲产生稳态束波互作用的结果;不断增加电子束脉冲宽度,辐射机制由超辐射转变为受激辐射。

关键词：超辐射相对论返波管束波互作用数值计算

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由超辐射引起的迁移率边和重返局域化

物理学报 2022年第11期71卷 145-152页

作者：吴瑾陆展鹏徐志浩郭利平山西大学理论物理研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006

研究了束缚在梯子形光晶格中的中性原子与高精度腔耦合的系统,发现由超辐射引起的准周期调制可以导致迁移率边和重返局域化现象的出现.在平均场近似下,超辐射现象可以引起两种不同频率的准周期调制,它们可以由腔场和泵浦场有效调节.在... 详细信息

研究了束缚在梯子形光晶格中的中性原子与高精度腔耦合的系统,发现由超辐射引起的准周期调制可以导致迁移率边和重返局域化现象的出现.在平均场近似下,超辐射现象可以引起两种不同频率的准周期调制,它们可以由腔场和泵浦场有效调节.在本文的观测范围内,当高频调制强度小于某一临界值时,系统随着低频调制强度的增加经历一次局域转变.通过数值求解分形维度、密度分布、平均参与率、平均逆参与率以及标度分析,证明了局域转变历经的临界相区存在迁移率边;当高频调制强度大于临界值时,随着低频调制强度的增强,系统依次经历完全扩展相-临界相-完全局域相-临界相-完全局域相,这是一个典型的重返局域化现象.最后给出了局域化相图.该研究结果为超辐射相变和重返局域化现象的研究建立了联系,也为重返局域化的研究搭建了新的平台.

关键词：超辐射无序迁移率边局域化

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具有超辐射特性的回旋器件模拟研究

强激光与粒子束 2007年第6期19卷 897-900页

作者：马国武陈洪斌胡林林孟凡宝中国工程物理研究院应用电子学研究所

在详细分析快波结构中的束波互作用基础上,采用2.5维PIC粒子模拟软件设计了一种回旋器件。该器件采用摇摆器形成回旋电子束,并采用强耦合方式和优化的互作用段长度,在束压250 kV、束流200A、脉宽1 ns的电子束驱动下,模拟获得了峰值功率7... 详细信息

在详细分析快波结构中的束波互作用基础上,采用2.5维PIC粒子模拟软件设计了一种回旋器件。该器件采用摇摆器形成回旋电子束,并采用强耦合方式和优化的互作用段长度,在束压250 kV、束流200A、脉宽1 ns的电子束驱动下,模拟获得了峰值功率7 MW、频率38.5 GHz的微波短脉冲输出,峰值功率转换效率达到14%。其峰值输出功率与束脉宽之间的平方关系符合超辐射效应的特征。

关键词：高功率微波回旋器件超辐射粒子模拟

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X波段重复频率GW级超辐射相对论返波管

强激光与粒子束 2010年第4期22卷 841-844页

作者：胡林林陈洪斌马国武宋睿孟凡宝陈志刚陆巍龚胜刚金辉中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900

运用超辐射机理,通过粒子模拟设计了X波段超辐射相对论返波管,并在小型Tesla脉冲源平台上开展了实验研究。通过空间功率积分和直接对辐射微波时域波形的分析得到实验结果：在束压350 kV、束流4.8 kA、脉宽3.1 ns、引导磁场2.2 T条件下,... 详细信息

运用超辐射机理,通过粒子模拟设计了X波段超辐射相对论返波管,并在小型Tesla脉冲源平台上开展了实验研究。通过空间功率积分和直接对辐射微波时域波形的分析得到实验结果：在束压350 kV、束流4.8 kA、脉宽3.1 ns、引导磁场2.2 T条件下,产生的微波辐射功率1.4 GW,中心频率9.36 GHz,脉宽500-700 ps,辐射模式为TE11,能在重复频率100 Hz下稳定运行。功率转换效率超过80%。实验结果与粒子模拟结果比较吻合,成功实现了在短脉冲条件下产生重复频率、亚纳秒脉宽、GW级微波辐射。

关键词：超辐射相对论返波管亚纳秒高功率微波

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借助集团展开的超辐射热力学

物理学报 1998年第3期47卷 368-381页

作者：刘文森李秀平张云波梁九卿山西大学物理系中国科学院物理研究所

Ｎ原子单模辐射场相互作用系统当作相互作用准玻色子光子系统并处理作巨正则系综．系统热力学势的明显表达式应用集团展开得到，某些热力学量按通常的热力学公式导出．数值计算和图示表明了这个超辐射系统的热力学行为，在超辐射态... 详细信息

Ｎ原子单模辐射场相互作用系统当作相互作用准玻色子光子系统并处理作巨正则系综．系统热力学势的明显表达式应用集团展开得到，某些热力学量按通常的热力学公式导出．数值计算和图示表明了这个超辐射系统的热力学行为，在超辐射态临界线上和其他地方出现的奇异性揭示了在此合作系统中存在第二类相变换．

关键词： N原子辐射场集团展开超辐射热力学势