Observation of absorptive bistability with two-level atoms in a ring cavity

Rosenberger, A. T.; Orozco, L. A.; Kimble, H. J.

doi:10.1103/physreva.28.2569

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“…], nonlinear absorption Im[ χ (3) ] and nonlinear dispersion Re[ χ (3) ] versus the frequency detuning of the probe field δ p , respectively. As can be seen, without tunneling, Im[ χ (1) ] and Im[ χ (3) ] both have nonzero value for δ p = 0, which is responsible for the appearance of OB.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…where χ (1) and χ (3) correspond to the first-order linear and third-order nonlinear parts of the susceptibility, respectively, and they are given by…”

Section: Model and Equationsmentioning

confidence: 99%

“…Most of the theoretical and experimental studies in OB have been committed to two-level atomic systems in optical resonators. [1][2][3][4][5][6][7] In these systems, the cavity field intensity can only be controlled by its own input field. Therefore, how to control OB artificially has attracted a lot of interest in this research region.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Control of optical bistability and third-order nonlinearity via tunneling induced quantum interference in triangular quantum dot molecules

et al. 2015

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Control of optical bistability and third-order nonlinearity via tunneling induced quantum interference in triangular quantum dot molecules The optical bistability of a triangular quantum dot molecules embedded inside a unidirectional ring cavity is studied. The type, the threshold and the hysteresis loop of the optical bistability curves can be modified by the tunneling parameters, as well as the probe laser field. The linear and nonlinear susceptibilities of the medium are also studied to interpret the corresponding results. The physical interpretation is that the tunneling can induce the quantum interference, which modifies the linear and the nonlinear response of the medium. As a consequence, the characteristics of the optical bistability are changed. The scheme proposed here can be utilized for optimizing and controlling the optical switching process. C 2015 Author(s

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…where χ (1) and χ (3) correspond to the first-order linear and third-order nonlinear parts of the susceptibility, respectively, and they are given by…”

Section: Model and Equationsmentioning

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Control of optical bistability and third-order nonlinearity via tunneling induced quantum interference in triangular quantum dot molecules

et al. 2015

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“…Cavidades óticas são sistemas físicos adaptados ao estudo da realimentação, onde a biestabilidade é um dos comportamentos mais importantes derivado da realimentação em sistemas não-lineares [3]. A biestabilidade em cavidades óticas [4] tem sido observada quando ambas as respostas dispersiva [5] e absorsiva [6] do meio não linear são exploradas.…”

Section: -Introduçãounclassified

Condições para biestabilidade em frequência de laser semicondutor sob realimentação ótica ortogonal

Alves¹,

Chevrollier²,

Silans³

et al. 2013

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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Resumo Biestabilidade na frequência de emissão de um laser semicondutor sujeito a realimentação ótica com polarização ortogonal foi observada experimentalmente por Farias et al. em 2005. Um modelo de equações de taxa para esse sistema dinâmico, apresentado posteriormente por Masoller et al. em 2007, que leva em conta os efeitos térmicos e ganho de saturação, prevê uma variação linear da frequência do laser com a intensidade do campo de realimentação. Nesse trabalho, usando o mesmo modelo, estudamos o processo de biestabilidade ótica em frequência nesses sistemas com realimentação filtrada, determinando as condições espectrais do filtro de realimentação necessárias para o aparecimento de histerese que leva a biestabilidade.Palavras-chave Laser semicondutor, realimentação ótica, sistema dinâmico, biestabilidade em frequência, histerese. I -IntroduçãoRealimentação é o mecanismo pelo qual parte do sinal de saída de um sistema é transferida para a entrada deste mesmo sistema. A realimentação é um importante mecanismo de controle cujas aplicações se dão em várias áreas do conhecimento [1,2]. Cavidades óticas são sistemas físicos adaptados ao estudo da realimentação, onde a biestabilidade é um dos comportamentos mais importantes derivado da realimentação em sistemas não-lineares [3]. A biestabilidade em cavidades óticas [4] tem sido observada quando ambas as respostas dispersiva [5] e absorsiva [6] do meio não linear são exploradas.Lasers semicondutores são também largamente usados para estudos de resposta dinâmica da radiação emitida quando estes sistemas não-lineares estão na presença de realimentação [7,8]. Como conseqüên-cia, lasers de diodo (DL) têm sido utilizados, por exemplo, para investigar biestabilidade em potência [9] e em polarização [10].Em nosso laboratório estudou-se a biestabilidade em frequência [11] usando realimentação ortogonal filtrada. O filtro sensível à frequência é colocado no caminho do feixe de retorno para modular a potência de realimentação, em função da frequência de emissão laser. Foram observadas então duas frequências de emissão para uma mesma potência de saída (as variações de amplitude são menores que 1%).Biestabilidade em amplitude apresenta potenciais aplicações em portas lógicas do tipo 'tudo óptico' e em computação óptica, além de outras aplicações. A biestabilidade na frequência abre caminho para aplicações onde a informação digital pode ser realizada com um nível de intensidade constante, porém entre dois estados de frequências diferentes. As observações de biestabilidade em frequência foram descritas [12] em termos de um modelo que leva em conta a forma de linha do filtro e a relação linear do deslocamento em frequência induzido com a potên-cia de realimentação. Contudo, uma descrição detalhada da resposta espectral do filtro ainda não foi realizada, de forma a determinar sob quais condições podemos observar biestabilidade na frequência ótica.Neste trabalho, usando um modelo para as equações de taxa de lasers semicondutores [12] e levando em conta a largura de linha e acopla...

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“…Our system consists of a driven optical cavity whose axis intersects at 900 an atomic beam of optically prepumped sodium atoms. 17 The experiment can be modeled to a good approximation as a collection of two-level atoms interacting with a single mode of an optical cavity.1 8 Dissipation and damping enter predominantly through the radiative decay of the atoms and through the transmission of the cavity field by a mirror.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Squeezed-state generation in optical bistability

et al. 1987

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Experiments to generate squeezed states of light are described for a collection of two-level atoms within a highfinesse cavity. The investigation is conducted in a regime for which the weak-field coupling of atoms to the cavity mode produces a splitting in the normal mode structure of the atom-field system that is large compared with the atomic linewidth. Reductions in photocurrent noise of 30% (-1.55 dB) below the noise level set by the vacuum state of the field are observed in a balanced homodyne detector. A degree of squeezing of approximately 50% is inferred for the field state in the absence of propagation and detection losses. The observed spectrum of squeezing extends over a very broad range of frequencies , with the frequency of best squeezing corresponding to an offset from the optical carrier given by the normal mode splitting.

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Observation of absorptive bistability with two-level atoms in a ring cavity

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Control of optical bistability and third-order nonlinearity via tunneling induced quantum interference in triangular quantum dot molecules

Control of optical bistability and third-order nonlinearity via tunneling induced quantum interference in triangular quantum dot molecules

Condições para biestabilidade em frequência de laser semicondutor sob realimentação ótica ortogonal

Squeezed-state generation in optical bistability

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