Дикке показал, что система N инвертированных двухуровневых атомов (см. Двухуровневая система )может спонтанно перейти в осн. состояниеза время, обратно пропорциональное числу атомов Этот эффект обусловлен наведением корреляций между дипльными моментамиперехода пространственно разделённых излучателей, взаимодействующих другс другом через поле излучения. В результате атомы, находящиеся в макроскопическибольшом объёме, излучают когерентно. Поскольку полная энергия, излучаемаяколлективом атомов, равна (w0 - частота перехода), то интенсивность излучения В случае же обычного спонтанного излучения, когда атомы распадаются независимодруг от друга со временем спонтанного распада Т 1, не зависящимот числа излучателей, интенсивность
С. ансамбля излучателей обусловливается воздействием поля, испущенногоодним из осцилляторов, на все остальные излучатели ансамбля.Именно этовоздействие способно привести к когерентизации процесса испускания излученияансамблем осцилляторов. Эфф. самонаведение корреляций между дипольнымимоментами осцилляторов возможно лишь в том случае, когда время этого процесса меньше времени релаксации дипольного момента атома Т 2, а также меньше Т1 (обычно Т 2
Рис. 1. Схема рабочих уровней (а) и экспериментальной установки (б)в типичном эксперименте по наблюдению сверхизлучения.
Рис. 2. Сравнение сверхизлучения и некогерентного спонтанного распада:а - импульс накачки, инвертирующий рабочий переход; б - интенсивность излученияв случае некогерентного спонтанного распада (Т 1 ~ 1 с); в -наблюдаемый остронаправленный сигнал сверхизлучения (газ HF), пиковая интенсивностьсигнала сверхизлучения примерно в 1010 раз превосходит интенсивностьспонтанного распада.
По характеристикам и условиям наблюдения С. отличается и от обычногоспонтанного излучения, и от стимулиров. излучения. Это отличие мощно рассмотретьна примере типичного эксперимента по наблюдению С. (рис. 1,б). Внутри макроскопическибольшого, вытянутого и открытого с обоих концов цилиндра длиной L иплощадью основания Z (, V = LZ, n = N/V )находится N двухуровневых атомов. импульсом накачки так, чтобы состояние системы было некогерентным (т. е. Т 1, Т 2,, а также - времени пролёта фотона через среду. Если плотность атомов настолько мала, ,то каждый атом распадается независимо от других и система излучает спонтаннои изотропно по всем направлениям с характерным временем T1 (рис. 2,б). Если же выполняется условие
то наблюдается С. Правое неравенство означает, что коллективные процессыпротекают быстрее, чем релак-сац. процессы в каждом атоме. Левое неравенствоозначает, что фотоны покидают объём за время, меньшее времени наведениямежатомных корреляций, так что стимулиров. процессами во время развитияС. можно пренебречь. При выполнении этих условий система N атомовизлучает импульс С., пиковая интенсивность к-рого на неск. порядков превосходитинтенсивность спонтанного излучения, причём осн. часть излучения направленавдоль наиб. вытянутости объёма (рис. 2,в). При часть излучённой энергии снова запитывается в атомную подсистему и излучениеформируется в виде последовательности импульсов с уменьшающимися амплитудами(рис. 2,в) - осцилляторный режим С.
Важной характеристикой С. является время задержки импульса t0,определяемое по моменту наблюдения максимума импульса, к-рое примерно напорядок превосходит длительность самого импульса С.. Такая задержка импульса С. объясняется тем, что процесс распада начинаетсяс изотропного спонтанного излучения, и лишь благодаря взаимодействию атомовчерез поле излучения в системе происходит нарастание корреляций дипольныхмоментов атомов, к-рые достигают макс. значения как раз в момент t0.
В случае наблюдается режим усиления спонтанного излучения. Левое неравенство означает, поляризация быстро подстраивается под поле, а правое - то, что фотоныостаются внутри среды на время , достаточное для лавинообразного нарастания стимулиров. излучения (протекающегоза время ).В литературе процесс усиления спонтанного излучения наз. также часто сверхлюминесценцией. отличается от него тем, что в формировании С. вынужденные переходыатомов практически не играют роли.
Эффект С. имеет как общефиз., так и прикладное значение. С физ. точкизрения эффект С. является примером кооперативного поведения системы N частиц, скорость указанных процессовпредставляют общий интерес. С прикладной точки зрения эффект С. имеет значениекак один из методов получения когерентного излучения в беззеркальных системах. Лит.:1) Dicke R. H., Coherence in spontaneous radiation processes,«Phys. Rev.», 1954, v. 93, p. 99; 2) Андреев А. В., Оптическое сверхизлучение:новые идеи и новые эксперименты, «УФН», 1990, т. 160, в. 12, с. 1; 3) Ан д р е е в А. В., Е м е л ь я н о в В. И., Ильинский Ю. А., Кооперативныеявления в оптике. Сверхизлучение. Бистабильность. Фазовые переходы, М.,1988; 4) Кооперативное излучение и статистика фотонов, Л., 1986. А.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.
Смотреть больше слов в «Физической энциклопедии»
сверхизлучение суперизлучение Словарь русских синонимов. сверхизлучение сущ., кол-во синонимов: 1 • суперизлучение (1) Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин.2013. . Синонимы: суперизлучение... смотреть
с.superfluorescence, super-radiance, superradiation- вынужденное сверхизлучение- двухволновое брэгговское сверхизлучение- двухчастотное сверхизлучение-... смотреть
1) super-radiation2) <phys.> superradiance– сверхизлучение диковскоеСинонимы: суперизлучение
сверхизлуче́ние с.superradiant radiationСинонимы: суперизлучение
сверхизлучение суперизлучение
superradiance
Dicke superradiance, Dicke superfluorescence
Dicke superradiance
superfluorescence of multilevel systems
Raman superfluorescence
superfluorescence of extended systems