对单发射器纳米激光器量子噪声的随机方法
Matias Bundgaard-Nielsen1,2, Emil Vosmar Denning1,2,3, Marco Saldutti1,2
1Department of Electrical and Photonics Engineering, Technical University of Denmark, Building 343, 2800 Kongens Lyngby, Denmark.
Physical review letters
|July 7, 2023
概括
一个新的随机速率方程模型准确地计算了单发射器纳米激光器中的量子噪声. 这种方法超出了平均场极限,为纳米激光器开发提供了复杂量子模拟的更简单的替代方案.
科学领域:
- 量子光学就是量子光学.
- 激光物理学的激光物理学
- 纳米光子学 纳米光子学
背景情况:
- 标准速率方程在描述量子噪声方面存在局限性,特别是在发射者很少的系统中.
- 朗格文的方法虽然是量子的,但对于像纳米激光器这样的小型系统可能会失败.
- 精确的量子噪声建模对于理解和开发纳米激光器至关重要.
研究的目的:
- 开发一种计算效率高,准确的方法来计算单发射器纳米激光器中的量子强度噪声.
- 将速率方程模型的适用性扩展到超出平均场限.
- 为低排放系统提供兰格温方法的替代方案.
主要方法:
- 采用了标准利率方程模型的随机解释.
- 发射器激发和光子数被视为具有整数值的随机变量.
- 该模型与相对强度噪声和g^((2)(0) 的完整量子模拟进行了验证.
主要成果:
- 随机速率方程模型准确地预测了单发射器纳米激光器中的量子强度噪声.
- 该模型的有效性超出了平均场极限,在少数排放者中优于朗格文方法.
- 即使在真空拉比振荡 (不在速率方程中) 存在于全量子模拟中,也可以实现准确的噪声预测.
结论:
- 发射器和光子群体的简单随机分离有效地描述了激光器中的量子噪声.
- 这种方法为建模新兴纳米激光器提供了一种多功能和用户友好的工具.
- 这些发现为激光系统中量子噪声的性质提供了基本的见解.
