光減衰

光減衰は、励起された量子系の励起が緩和する過程であり、通常は光子またはフォノンの自然放出によって引き起こされます。光減衰は、活性光学媒体の励起を消光する主要なメカニズムです。固体レーザーでは、光減衰によって活性媒体へのエネルギー貯蔵が制限されます。

また、光学的崩壊という用語は、天体の光度の急激な減少を表すために使用される ^{[ 1 ]。}

光減衰の現象論

第一近似では、光減衰は単なる自然放出として扱うことができ、その速度はアインシュタイン係数によって決定される。ほとんどのレーザーシステムでは、デコヒーレンスの影響によって放出される光子のスペクトル幅が決定されるため、光減衰を示す孤立した量子力学システムの発展を詳細に検討する必要はない。

理想化された原子の光学的崩壊におけるスペクトル線の形状

「孤立」量子系（原子、イオン、分子、あるいは量子ドット）は、外界と弱く結合した準安定状態を持つことがある。（何らかの可能性を考慮する必要がある。そうでなければ、光減衰は起こらない。）理想的なケースでは、系の発展は電磁場のモード連続体との相互作用によってのみ乱される。そして、放出される光子のスペクトル幅は緩和率によって決定される。狭いスペクトル線の場合、減衰はほぼ指数関数的である。そして、スペクトル線のプロファイルは、系が依然として励起されている確率の量子振幅の指数関数的減衰のフーリエ変換によって決定され 、このプロファイルはロレンス分布となる。 ^{[ 2 ] [ 3 ]}

変形した真空

崩壊率は、例えば外部空洞 ^{[ 4 ]} や原子の近くにあるナノファイバー ^{[ 5 ]}などによる光子の均一な状態密度の歪み、あるいは単にシステムを誘電体または金属境界の近くに配置することによる影響を受ける可能性がある。

参考文献

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