在受约束的原子反弹运动条件下的光放大和自组织现象

作为经典的集体原子反弹激光(CARL)的一种推广,同时为了获得高增益的连续激光输出,我们研究了当在CARL模型中引入对原子外部运动自由度的约束机制时光的放大和大量原子的合作行为.具体研究了在简谐振子Trap阱中原子的反弹运动与激光运转的关系,得到了系统的高增益泵浦条件和规则分立的增益谱结构.在简谐势中,泵浦场通过不断对原子运动谐振模的激发,使光场在某种共振条件下得到强烈地放大.我们通过对原子增益谱的分析,说明了这种分立增益谱形成的内在原因,发现在共振条件下,伴随着光放大,原子运动轨道在相空间中产生劈裂,这是起源于大量原子在相空间中合作运动而产生的另一种自组织现象,它类似于经典CARL模型中原子在自由空间自发形成的周期密度结构.我们将上述现象与Kuramoto模型中的多体耦合谐振子的合作效应做了比较.