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レーザーの研究ってどうよ?

1 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 01:54 ID:vyl7pb4n
はてしなく、むずかしいんですけど
だれか、アライメントして。

2 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 02:32 ID:???
昔、卒研でレーザー発振器の作成をしたが、
でっかいコンデンサーを並べ箱に取り付けた
ところで終わった。
あえなく敗退。
頑張ってネ!

3 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 04:02 ID:bC5hGEm1
半導体レーザー、ガスレーザーなど色々あります。

4 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 04:28 ID:UQ1hCiCw
 光通信(特に、DWDM)では、有望だよね。

5 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 05:54 ID:z0qoZVAz
量子コンピュータと何か関係あるんですか?

6 :分析君 ◆TRUEYER6 :01/11/09 07:01 ID:???
レーザーの散乱光を手軽に測定できないものかなあ。

7 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 19:09 ID:JwAMlqsz
レーザーガラスください、ほんとに

8 : :01/11/09 20:07 ID:???
>>1

経験あるのみ、車の運転と一緒だ。がんばれ1!!

9 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 21:02 ID:yMAMoKp5
れーざ兵器作りたいんですが
携帯型がいいです
作り方教えてください

10 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 21:39 ID:???
>>9
レーザー兵器などありません。
位置検出とか、そういうのに使っているだけ。

11 :9:01/11/09 23:12 ID:gM9iNYXp
あるよ
絶対ある
対人のやつ
使用禁止とかいってたもん

12 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/09 23:31 ID:BTcLnrHH
>>9
厨房と仮定して。
ふつうのレーザーポインター買いましょう。
人に向けるとぶん殴られ、下手ををすると傷害罪で捕まります。

13 :知りたい:01/11/15 18:54 ID:???
最近のフェムト秒レーザーの発展について誰か説明してくれませんか。
文献なども教えてくれると助かります。

14 :知りたい:01/11/15 18:58 ID:???
あと、あのルビジュームの魔法のガスで光を止めたとか言う話も
是非お願いします。

15 :々々々:01/11/15 19:11 ID:???
>>13
レーザー装置自身の開発研究ってこと?フェムト秒レーザーはもう
かなり確立された技術で、各メーカーから製品として発売されている
くらい(メインテナンスと調整がやはり大変なようだが)。より
高効率、大出力、綺麗な空間時間プロファイル、繰り返しレートを
追究する研究がなされていが。「短い」という意味では最近はハト秒
レーザー(フェムト秒以下)が研究対象になっているよう。
最近は十分な信頼性が確保されつつあるので、工業での金属加工にも
使われようとしている。

16 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/16 03:01 ID:Hc4mLrpx
レーザーポインターっていくらぐらいすんの?

17 :名無し:01/11/16 03:06 ID:???
フェムト秒レーザーの発展って?
もーどろっくや光カー効果の話でもすりゃいいんですか?

ところで、現在の超短パルスの最高は数フェムトですか?
それだけ短パルスになると一体どうやってパルス幅を測定するんだろう。

18 :々々々:01/11/16 09:39 ID:???
>>17
いろいろ方法はあるけど、簡単にはパルスの自己相関をとる。
例えば、ビームを干渉計に入れて、遅延したレーザーパルスを
重ね合わせた後に、非線形光学結晶で二倍波をとるとか。
重ねる操作でパルスを引き伸ばしてホトダイオードでも見える
波長領域へダウンコンバートする。あと、フェムト秒レーザーだと
非線形光学現象で半導体検出器にホール電子対を大量生成できる
ことを利用した検出方法もある。

19 :初学者:01/11/16 10:12 ID:YWKf3bjE
回折格子について知りたいです。
今、中心波長800nm、バンド幅8nmの光を1200/mmのgrating
に38度で入射したときに800nmを基準として804と796の波長
の回折角が0.29度くらいになりました。この計算だと1mくらい
とばしたときに1cmくらいの幅くらいしかないんですが、この
8nmというバンド幅は半値なので実際はもっと広がるんでしょうか??

20 :々々々:01/11/16 10:42 ID:???
>>19  光線は実際にはもっと広がります。

21 :毒餅:01/11/16 12:22 ID:ZjvvjbfB
レーザーと使って光学系のセッティングをしないと
いけないんだけど、なかなか厳密にうまくいかない
んだよね。
何かいいマニュアルとかない?

22 :毒餅:01/11/16 12:26 ID:ZjvvjbfB
すまん1を読まずにれすつけた

23 :毒餅:01/11/16 12:29 ID:ZjvvjbfB
それと光を使って計測する手法をまとめたような本ない?

24 :々々々:01/11/16 12:49 ID:???
確かにそういうマニュアルがあってもいい気がするけど、知らない。
光学系によって目的が大きく異なるので、全てに通用する一般的な
手法がないので、設計思想を考慮しつつ自分で編み出すしかないのでは。
光を使って計測する手法...って長さ?位置?表面状態?ガス分析?

25 :毒餅:01/11/16 12:52 ID:ZjvvjbfB
ありがとう、無いのか。。。

試料内の屈折率分布とかを測りたい

26 :毒餅:01/11/16 12:54 ID:ZjvvjbfB
オプトロニクス社の
光学実験講座とかは持ってるんだけどね。
他にもオプトロニクス社はよさげな本を出し
ている

27 :毒餅:01/11/16 12:56 ID:ZjvvjbfB
http://www.asahi-net.or.jp/~nr8y-ktu/opt98/sankou.htm
この中にいいのがあるかな

28 :々々々:01/11/16 13:08 ID:???
>>25
屈折率を計測する装置なら市販されているので、それを
買ってきて使えばいいのでは。
http://www.fosterfreeman.co.uk/grim2.html
携帯型のも見たことがある。食品用のとか。

29 :毒餅:01/11/16 15:30 ID:ZjvvjbfB
げ。
購入か。。。

30 :名無し:01/11/16 17:18 ID:???
>>18
素人にもわかるような説明は無理ですか?

31 :ヘリネ:01/11/16 18:22 ID:VfR1jBi5
最近はフェムト秒レーザとかが注目を集めてますが、一昔ぶいぶい
言わしていた綺麗な空間時間プロファイル(>>15)の追求はどのくらいのとこまで
逝ってるでしょうか?誰か周波数安定化の研究とかしてないの?

32 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/16 18:42 ID:???
ココを見ろ!

http://cheese.2ch.net/test/read.cgi/sci/1004108353/l50

33 :々々々:01/11/16 19:36 ID:???
>>30
普通は、結晶や検出器にレーザーパルスを照射すると、強度に
比例した信号が得られる。でも、レーザーの瞬間強度が非常に
強いと、入力と出力の関係が非線形になり、検出器や
2倍波結晶から得られる出力が急激に増大する(分極率の
二次以上の項の寄与が見え始めるから)。例えば同じ強度の
レーザーを照射しても、CWになっているものと強度が短い
時間に充填されたフェムト秒パルスでは、後者の方が遥かに
大きな信号(もしくは二倍波)が得られるわけ。
 さて、今同じフェムト秒レーザーパルスを分配器でいくつかに
分け、極めて小さな相対的遅延を入れた後に、再び重ね合わせて
みる。すると、パルスの幅に依存して適当な条件下ではレーザーが
強めあい、あるいは弱められる。この強めあい弱めあいを上記の
非線形光学現象を使って大袈裟に増幅するという感じ。

34 :々々々:01/11/16 19:42 ID:???
>>33
補足:遅延パルスを足し合わせて(GHz程度のパルス
カウンタやオシロスコープでも観測できるような)長い
パルス(うなり信号みたいにね)を生成するわけですね。

35 : :01/11/16 23:36 ID:SbvJhUvO
>>30

概念的に、自己相関法によるパルス幅計測の仕組みをいうと

パルス(1)=> 蛍光体<=パルス(2)

のように対向させて光を当ててみて、パルス(1)とパルス(2)
の重なる部分だけ蛍光する物質を置くとすると、光る領域は
パルス幅に応じた空間分布を持ちます。大雑把にはこの原理
でパルス幅を計測します。

36 :名無し:01/11/17 00:44 ID:???
>>33
説明ありがとうございます。
なるほど、平均的な出力はパルスレーザーでも普通にはかれる
ピーク強度の度合いは非線形効果による倍波がどれくらいあらわれるか
でわかる。
2つの測定をすればたしかにパルス幅が見積もれそうです。
文章の後半はレーザーを2つに分けて>>35さんの言うような、
自己相関をとるってことですか?
>>35
>光る領域はパルス幅に応じた空間分布を持ちます。
意味わかりませんでした。

37 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/17 01:08 ID:Bo3kovoJ
ミラーの変位で時間を計るってことだろう。

38 :名無し:01/11/17 01:32 ID:???
>>37
すごいわかりやすいや。
さんくす

39 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/17 03:42 ID:???
>>14 BEC?

40 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/20 19:02 ID:???
レーザー核融合の話して。

41 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/21 10:01 ID:YISZhDrM
>>40
レーザー核融合(慣性閉じ込め式核融合)は超高強度レーザーを
周りから当てることにより、高温、高密度を実現し、核融合反応を
起こさせる方式。
確か、中心点火方式と高速点火方式があって、後者が注目されてる。

またレーザー核融合は、磁場閉じ込め式と違い、
短時間(10億分の1秒間)に核融合反応が行われるのも特徴。

日本では大阪大学レーザー核融合センターが有名。
海外ではローレンスリバモアなんかが有名だったと思う。

現在レーザーのエネルギー(1ショット)は100J位だが、
これが100M〜1GJ位の出力がないと商用化は難しいと
聞いたことがある。

なんかイメージは湧かないが、とんでもなく先は遠そうな
気がする。

42 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/21 10:48 ID:???
FELはどうよ?

43 : :01/11/21 23:18 ID:2ZOmbexn
>>42

アメリカが本腰入れてkeV X線FELやろうとしている。
このレーザーがうまくできたら、CPAレーザー以来の
レーザーの革命的な出来事になるだろうね。

44 :ご冗談でしょう?名無しさん :01/11/25 21:51 ID:uvl+NHNn
アライメントは慣れです。
どうしてもダメなら、光学系のせいにして
フォルダ作りからはじめよう。

ボール盤とアルミと旋盤があれば光学系は作れます。

45 :某研究者:01/11/25 22:02 ID:Hsa6Kn+7
実戦配備されるのは中性粒子ビームなのか荷電粒子ビームなのかと言う問題も有る訳だろうが
防御電場を貫撤する必要が有るなら何れは中性粒子が主力と成るのか
遠距離からの恒星破壊に使用されるのはステルス性の高い反ニュートリノなのか
或いは高密度の反ニュートリノと正物質との衝突で量子ブラックホールを発生させ其の蒸発で破壊する様な物はないのか
(まあ只強力なレーザーでも同様の事は可能であり反ニュートリノ発生より簡単であり
 ステルス性も大差無い可能性は有る訳だろうか)

46 :某研究者:01/11/25 22:02 ID:Hsa6Kn+7
まあ速度の異なる正反二種類のビームを発射して敵の付近で対消滅させる様な物も有り得るだろうが
(当然星間物質との反応を考えれば正物質を先に発射しやや高速の反物質を
 後で命中させると言う方法だろうが矢張りステルス性が必要な場合はニュートリノと反ニュートリノと言う事なのか
 ステルス性が不要な場合は中性子と反中性子・近距離用は荷電している正反陽子や電子と陽電子が
 用いられる可能性も有る訳だろうか)
これだと敵の恒星や艦艇に直撃せず共撃破可能な訳だろうか

47 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/25 22:24 ID:???
某研究者さん、本物?

48 :某研究者:01/11/25 23:03 ID:Hsa6Kn+7
或いは反中性子ビームの飽和攻撃と言う方向も有る訳だろうが
ビーム迎撃は止められるとしても敵の同種の反粒子ビームの反撃前に
星系或いは領域を壊滅させる事は困難な場合も有る訳だろうか
まあ只UWBレーダー等の存在も有りキャンセラー単独の使用よりは
ステルス形状+キャンセラーの方がステルス性は高いだろうが
其の差が致命的な物とは成らずコストに圧倒的な差が出る様なら
ステルスをある程度捨てて大搭載能力追求や高機動化に進む可能性も有る訳だろうが
まあレーザーでの空戦が主流と成れば所詮高機動能力等無意味な訳であり
レーザー装備UAV・MAVの数・低コスト化やレーザー・センサー・ステルスやミラーの性能が
重要と成る可能性も有る訳だろうが

49 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/26 02:39 ID:+ZCxdbh0
ちっさいレーザーで一番進んでる大学は?国内と国外で。

50 :々々々:01/11/26 03:32 ID:???
>>44
 同意するな。市販の光学ホルダって、いろいろな複雑な駆動機構があって感動するけど、
安定性という意味で、あまりに細かい調整には使いものにならないものが意外に多い気が。
水平、垂直面内の傾きを実現するために、2〜3個のアルミの部品をスプリングとネジで
ハメあわせているものが多いけど、ネジをまわしているとバックラッシュとか意図しない
並行移動がおきたり。>>44 の言うように、自作した方がいいものができることが多い。
なるべく一体無垢のアルミかインバールでつくって、塊に切り込みを入れて、ネジで
切り込みを広けるようにして光軸を傾ける(ニューポート社製の一番安い光学台の仕組み)。
市販のものに比べて調整角度は狭いけど、安定性は抜群。

51 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/26 06:26 ID:???
物理板で初めて某研究者見たな

52 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/26 10:10 ID:+SsTE/Oi
>>50
ニューポートの製品って「かゆいとこまで手が届いてる!」
的のものも多いんだけど、
微調ようの六角レンチが見つからなかったりするんだよね。

>自作した方がいいものができることが多い。

これって作った人の性格とか丸わかりでマメじゃないひとが作ると
すごいものができますよね。
でも、「自給自足研究」的なところがあって、俺は好き。

53 :毒餅:01/11/28 15:49 ID:+gSVyC9x
おれには自作は無理
自作自演なら、、

54 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/29 07:24 ID:Cxbpsf7L
 レーザーは、光コンピュータにも応用できるだろ。

55 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/29 07:29 ID:IdZ6mptS
光コンピュータってなに?

56 :へぇ:01/11/29 08:38 ID:Z0piwhJZ
某研はこんなところにもネタ拾いに来てたノカ

57 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/13 16:23 ID:uDzAz+Th
半導体レーザーって室温が変わっただけで
波長がすぐ変わっちゃうんですか??
暖房入れたら変わったんですけど。

58 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/13 20:43 ID:???
>>57
波長は温度依存性がめちゃくちゃある。

59 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 12:04 ID:ZiMGWdcg
>>57
寒いぐらいのほうがいいんでしょうか??

60 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 13:40 ID:???
>>59
っていうか温度と電流を調整して波長を制御する。

61 :名無し:01/12/14 14:57 ID:???
>>59
ちゃんとマニュアルかなにか読んだのか?

62 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 19:33 ID:ZiMGWdcg
>>60
やってるんですけど
自分の欲しい波長付近になると
とんでもない波長に飛んでしまうんです。

63 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 19:34 ID:ZiMGWdcg
某研究室でBEC成功!!

64 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 19:35 ID:ZiMGWdcg
なんかすごいらしい
自分も作りたい!!

65 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 20:54 ID:TTOufE7Q
電極部分での発熱なども考慮に入れましょう。装置内部のどこかに熱がたまる部分があるはずです。出来るだけ低電圧でやりましょう。

66 :々々々:01/12/14 22:50 ID:???
>>62
どういう波長領域を出そうとしてるの?外共振器型の半導体レーザー、
それとも半導体レーザー単体?波長はモノクロメータ、それとも波長計
で測定?波長計なら、エタロンが飛んでる可能性があるぞ。

本当に波長が急に飛ぶのなら、おそらく手持ちの半導体レーザーの波長
領域の端に行きすぎているとみた。あと、一度許容電流・許容発熱範囲を
こえると、ダメージで特性がかわることも。安いものなら、取り替えてみては?
メーカーにセレクトさせるという手も。

67 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 22:56 ID:YB/ips4A
色々なご意見ありがとうございます

68 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/14 23:09 ID:???
僕はよく知らないが、半導体レーザーって安定しない波長域では
結構波長とぶみたいだね。

69 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 00:20 ID:iJWKHJIj
BECって何?

70 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 00:56 ID:???
坊主凝縮

71 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 02:21 ID:iJWKHJIj
>>70
ども。お坊さんを凝縮するんですね。

72 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 03:19 ID:???
Bonze's Emergency Cohesion
の略らしいよ

73 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 03:36 ID:???
以前、質問スレで「光はBECするか?」という厨房質問があって、
結局、うやむやになったんだけど、実際のところどう?

74 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 03:46 ID:???
>>73
レーザーは?

75 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 04:22 ID:???
してないんじゃない。

76 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 04:39 ID:qjo9z6hI
これ?
http://cheese.2ch.net/test/read.cgi/sci/1006423654/223-243

77 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 04:51 ID:H/t/BlD5
BECの定義に戻って、BECした後の状態がどういう状態か考えればいいんじゃないの?
巨視的数の粒子が入った1つの状態とは、いかなるものかと。

78 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 06:35 ID:???
初貝さんの講義ノート「量子統計力学の初歩、まとめ」より引用
http://pothos.t.u-tokyo.ac.jp/~hatsugai/stat.html

> このように(ボーズ・アインシュタイン統計に従う粒子が)
> 低温で特定の最低エネルギー状態にマクロな粒子数が存在する現象を
> ボーズ・アインシュタイン凝縮という。

最低エネルギー状態じゃないから、レーザーは当てはまらないね。

79 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 10:42 ID:???
レーザー自身をクーリングすればいいのかな?
問題はなにでやるか。レーザー・レーザー・クーリングなんちゃって。

80 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 11:03 ID:???
>>78
最低エネルギー状態だ

81 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 12:39 ID:???
光子光子相互作用ってはじめから(クーロン相互作用する
原子に比べて)無視できるほど小さいから、BEC等と議論しない。
相図を書いて、相転移点はココとか言えん。

82 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 12:57 ID:???
つまり最初からBECなのがレーザー、ですか?

83 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 13:44 ID:Vw33w15r
よくわからんが多分違う

84 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 15:40 ID:???
ちがうと思う。共振器の中のレーザーは、鏡等によるフィード
バック機構によって、ひとつの波長と位相に揃うのであって、
単に温度を下げると自発的に相転移するのではない。

85 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 17:40 ID:Y2yXzVp0
共振器中のシングルモードの光を1次元の場と見なすと、BEC転移は起きないと思われ。

がしかし、>>76 の質問スレの 150 のレポート宿題の答ってどうなったんだろう??
えらく、難しい問題のような気がするが…

あと、同じスレの 232 のパリチイの記事の解説、誰かしてくれない?

86 :77:01/12/15 19:26 ID:KImv/XJK
>>84
レーザー発振は非平衡相転移の一種。
そのものではないかもしれないが類似のものだと思うが。
正確な言葉で話すのは疲れるのでそろそろパス。

87 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 21:40 ID:AESV6uDh
age

88 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:05 ID:???
温度で相転移するのではない。
ポンピングによって相転移するんだ。
ポンピングによって強制的に平衡状態を変えている。
その結果として自発的に相転移する。

89 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:07 ID:???
レーザ発振がジョゼフソン接合とかの相転移と同型の方程式で記述
できることは、随分昔に議論されている。
電磁場がコヒーレント状態であることもその現れ。

90 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:12 ID:???
レーザの場合、原子系を介して光子間の相互作用が生じているように
記述することができる。
もちろんそれが成り立つためには、系の応答速度に関して条件が必要。

91 :77:01/12/15 23:35 ID:???
話がずれたましたね。
問題なのはレーザー光を光子の凝縮状態とみなせるかであって、素励起のBECとの類似性。
結局、通常のBECの凝縮状態を量子力学の言葉で語るとどうなるかってところに行き着くんだと思うよ。

92 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:48 ID:???
みなせるでしょう。

レーザ光は単一モードのコヒーレント状態に近いわけで、その単一モードに
凝縮しているわけです。
通常は、熱的拡がりを持っていたスペクトルは単色光に近づき、空間的モード
もひとつのモードに凝縮するわけです。
そこには非線形相互作用によるモード引き込みとかの強者生存メカニズムが働
いている。

イメージ的に言っても、凝縮と言ってよいと思う。

93 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:51 ID:???
>>91
凝縮状態の記述の仕方だけが重要なんじゃなくて、相転移も
重要と思われ。「気相」「液相」のものを冷却していくと、
自発的に「BEC相」になるのがオドロキなんだろ。

94 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/15 23:57 ID:???
冷却が相転移の必要条件ではないよ。
ポンピングは冷却の変わりになる。

ポンピングによる反転分布=負温度の準備

という意味では、ポンピングも冷却の一種と言えるのかもしれぬが。
普通の意味の冷却ではない。

95 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 00:42 ID:???
>>93
オドロキかどうかが君の中での定義なのか?(w

96 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 00:47 ID:???
物理は予想外のオドロキが重要なんだろ。

97 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 00:50 ID:???
>>96
「厳密な定式化は、はじめの大発見後に群がってくる烏合の衆に
まかせればよい」ってか?ワラ。

98 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:00 ID:???
レーザーは誘導増幅のゲイン1を相転移点として相転移と見なせるでしょう。
また、レーザー増幅の相転移とは別に量子論的コヒーレントに十分に近い空洞内は
光子が凝縮していると言うのも同意できる。

ただ、この凝縮はBE凝縮なのか? 違うと思うのだが。
また、このレーザー転移とBEC転移は別物ではないか?
レーザー転移があってからといって、系が量子コヒーレント(に近い)とは限らんし。
実際、何も制御されないレーザーなんて、量子コヒーレントからはるかに離れていると思うが。

99 :77:01/12/16 01:09 ID:???
>>98
>レーザーは誘導増幅のゲイン1を相転移点として相転移と見なせるでしょう。
ちょっとがっかり。
そういう意味ではないし、後半は全然そんなことない。
統計方面の人だと思うので聞くが、BE凝縮状態は常にコヒーレントだと思っていいの?

100 :84:01/12/16 01:13 ID:???
>>98
実験家だけど、同感。ポンピングで反転分布をつくって誘導増幅の
ゲインが1を超えても、スーパールミネッセンス状態みたいに、媒質の
特性波長全域で光が出る。決して単波長で発振するのではない。外の鏡で
共振器をつくって、特定の波長だけを選択する必要あり。しかも鏡の組み方に
よって、単一モードが立つ場合と、沢山のモードが同時に立つ場合がある。
 もし単波長性だけをBECの定義として重視するのなら、たとえば光に
拘らず、時計に使われる水晶発振器から発生する電気信号もBECなのか?
電子レンジのマイクロ波は?際限ない。

101 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:24 ID:???
>>98
フォトンはボーズ粒子だし、ボーズ凝縮で差し支え無し。
レーザ光はコヒーレント状態だってこと知っていて言っているのか?

BEC原子状態は別名原子レーザって呼ばれてるんだぜ。
エキシトンBEC状態はエキシトニックレーザって呼ばれてたし。

102 :84:01/12/16 01:24 ID:???
>>99
コヒーレンスすら重視せず、あくまで単波長性だけに着目するのなら、
レーザーに限らずパトカーの赤色電灯もBECになるのでは?

103 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:25 ID:???
>>99
>BE凝縮状態は常にコヒーレントだと思っていいの?

思っていい。

104 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:33 ID:???
>>100
勉強不足の実験家のようだ。

もちろん、共振器によるフィードバックは必要。
これとダイポールの非線形作用で、モードの選択が起こる。

相転移により自然に起こることをBECと呼んでおり、フィルターなどで
選択することはBECとは言わない。
熱励起された光子系を単色性のよいフィルターを通しても、モードが選択
さえるだけでコヒーレント状態には成らない。
2nd orderのcoherenceは1になっても4th orderのcoherenceは1にならない。

BECの判定条件として、他にロングレンジオーダーとかもある。
レーザから発生するコヒーレント状態はロングレンジオーダーのある立派な
BEC状態です。

105 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:36 ID:???
>>101
うーん、違うと思うな。レーザーは、外部から強制的なフィード
バックをかけて、異なる波長領域で発振しようとしている光を
全部殺している。ゲインが1以上の系で帰還をかけると、ある
条件下ではひとつの波長(二つ以上の場合もあるが)で発振する
のは方程式を解けば明らかなことで。それに比べて BEC は外から
強制的に選ばなくても、自発的にひとつの状態に凝縮するんだろ。

あと、BEC 原子状態と原子レーザーは実験的に厳密には同じ概念
とは言えないのでは。BEC状態にある原子をトラップからコーヒー
レンスを保ちつつ引き出したものが原子レーザー。

106 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:40 ID:???
>>100
>時計に使われる水晶発振器から発生する電気信号もBECなのか?

あまり聞かない質問だが、そう思っていいのではないかな?
例えば、無線局から送出される電波はコヒーレント状態で、
レーザ光と同類のものだよ。
でも、送信機の中で相転移類似のことは起こっていると言えるかなぁ?

多くのレーザの本には、古典的ダイポール振動子から発生する電波との
対比をしているよ。

107 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:44 ID:???
>>104
理論家(?)様。フィルターで選択するレーザーもありまする。
1パス増幅型のレーザーは鏡がない。

108 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:47 ID:???
>>105
殺してなんかいないよ。
もちろん、あらかじめいくらかは選択しているが、ポンピングの増加
とともにその中からひとつのモードが強者生存的に成長していくわけ。

半導体レーザの教科書に、電流流入による出力光スペクトルの変化の
図があるだろ?
レーザ光は、単なる共振器の線形フィルタ作用だけの話ではないよ。

多数のモードの中からひとつのモードが強者生存的に選択される(系が
自発的に選択する)わけで、まさにBEC。

>あと、BEC 原子状態と原子レーザーは実験的に厳密には同じ概念
とは言えないのでは。BEC状態にある原子をトラップからコーヒー
レンスを保ちつつ引き出したものが原子レーザー。

同じ概念です。
違うとすれば、有限のkベクトルをもつモードに凝縮させた物が
原子レーザと言える。
でも、本質的には同じです。

109 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:49 ID:???
>>107
そういうタイプのものはBECかどうかは知りません。
ほとんどASEに近いものかな?
それじゃBECの範疇には入らないでしょうね。
機能的にレーザっぽいものという印象を与えたいがために、レーザって
言っているだけじゃないかな???

110 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:52 ID:???
レーザ=ビーム、動的伝搬
BEC=静的なかたまり

ってイメージなんだろうけど、必ずしもそうではない。

有限のkをもつ状態に凝縮すればビーム的に伝搬するし、k=0に凝縮すれば
静的なかたまりっぽくなる。

111 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:56 ID:???
例えば、超伝導状態で電流が流れている状態は有限のkをもつ状態に
凝縮している。
電流が流れていない状態は、k=0状態に凝縮している。

イメージがつかめるだろうか?

112 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:59 ID:???
あと、モードの選択っていうことは、longitudinalなモードだけに
かぎらない。
spatialなモード=共振器横モードも含む。

いずれにせよ、ネットゲインの一番大きいところに光子が集中=凝縮
する。
この凝縮過程は非線形な過程で、かつフィードバック効果により、
セルフコンシステントな状態だけが生き残る。

113 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 01:59 ID:???
>>108
普通、単一レーザーの共振器中には、バイフリンジェントフィルターとか
イントラキャビテイーエタロンとか、グレーテイングが入ってるだろ。
ノイズからのモード成長だけに期待するんじゃなくて、実際のレーザーでは
邪魔なモードを能動的に殺さないと競合するモードが沢山ありすぎて単一
モードにはならないよ。下手をすると、出力光の強度を見て単一モードに
回路を使ってロックしないと、モードが飛ぶ。それに比べて原子の BEC だと、
何も考えずに冷却するだけでそうなってくれるから、直感的に違うものだ
と思うな。ボーズ凝縮していることには変わりないんだが。
 それにさ、普通「BEC状態がはじめて確認されたのはヘリウム。ヘリウム
以外ではじめて実現されたのはルビジウム」というじゃない。レーザーも
BECだっていう突っ込みは、ある理論的枠組みの中では正しいのかもしれ
ないが、実験手法的には全然違うものだという視点が欠けているという
印象を受ける。

114 :77:01/12/16 02:02 ID:???
BECはコヒーレント状態である
レーザー光はコヒーレント状態である
→ だからレーザー光はBECである
というのは短絡的。

>>107
原理的な話をしているのだから、ポンピングレートを挙げればフィルターは要らないということでいいと思われ。

115 :77:01/12/16 02:04 ID:???
>>113
多モードか単一モードかは関係なくて、問題はコヒーレンス、というか量子力学的な状態だけだと思うが。

116 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:09 ID:???
>>108
本質的には同じものかもしれないけど、実験家としては
「静的な」BECを実現しただけで PRL に「レーザーを実現」
という論文を提出すると、「引き出しに成功してないじゃん」
という突っ込みを受けると思う。
>>109
多分、連想していらっしゃる光のBEC=縦横ともに単一モードの
CWレーザーの方が現実世界では少ないと思われ。フェムト秒
レーザーは?単パルスエキシマレーザーはほとんどASEだぜ。
ASEって、「意図しないモードに逝くパワー」みたいな人為的な
概念が入っているもので、レージングしていることにはかわりないだろ。

117 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:13 ID:???
>>115
マルチモードレーザーの激しいのになると、光線の中で光は
10000個の別々の状態にあるんだぜ。半導体レーザーだと
波長の線幅は 600 nm に対して 1 nm もある。バルクで見ると
コヒーレントになっているんだろうが、「光子が全て同じ状態に
ある」とは言えないのでは。

118 :77:01/12/16 02:14 ID:???
で、本当にレーザー光=BECと言い切ってしまっていいの?
化学ポテンシャルも定義できないのに。

119 :77:01/12/16 02:21 ID:???
>>117
それも関係あるかな。
ポンピングが中途半端なので完全な秩序状態に至っていないだけ、という見方もできるけどね。

BECとレーザー光は量子力学的コヒーレント状態にあるという共通点がある。
しかし、化学ポテンシャルは定義できないし、全てが同一の状態にあるわけでもない。
本当にそれでいいのか、と小一時間問い詰めたい気持ち。

120 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:24 ID:???
なかなかおもしろかったよ。

121 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:25 ID:???
>>ALL
ラジオ帯の電磁波もBECするというなら、一様な電場や磁場もBECしているのか?

122 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:25 ID:???
半導体レーザーなどになるとややこしいので、ここは論点をHe-Neレーザー
なんかの単純なものに絞ってはいかが?

123 :77:01/12/16 02:32 ID:???
コヒーレント状態かと言われれば、ないというのが答。
電磁波と静電場、静磁場は理論的に別なものです。
説明はチョー面倒なので省略。

124 :121:01/12/16 02:37 ID:???
>>123
是非、理由を聞きたいです。
電磁波の波数なり周波数をゼロしたものではないの?

125 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 02:39 ID:???
>>122
He-Ne レーザーでも、普通安く買うのは単一モードになってないよ。
レーザー媒質は熱分布していて、共振器を使って特定の波長を選択して
レージングをはじめるんだけど、ゲインが飽和すると媒質中のその波長
領域に存在する原子はホールバーニングされてpopulation がなくなる。
媒質としては他の波長(他のモードね)でも発振したくてウズウズしてるん
だけど、そこをいろいろなテクを使って「駄目」って言って基本モードで
無理やり発振させるわけですな。基本的には単一モードよりも多モードに
逝きたいのがレーザー。
>>114
ポンピングを強くすると、普通ASEが強くなって(他のモードで発振したがる
分布を抑えきれなくなって)、単一モードは壊れるよ。

126 :77:01/12/16 02:48 ID:???
本格的な量子電磁気学が必要になってくるので...。
ここではちょっと書ききれないです。

127 :121:01/12/16 02:51 ID:???
>>126
一様電場や磁場では実フォトンが無いからですか?

128 :77:01/12/16 02:57 ID:???
そういうことだと思います

129 :121:01/12/16 03:02 ID:???
それだと、超電導や超流動で電流や超流体が流れていない状態(波動関数の波数ゼロ)も
BECしてないって事になりませんか?

130 :77:01/12/16 03:05 ID:???
誰か>>119に答えて欲しい

131 :77:01/12/16 03:08 ID:???
>>129
あれは凝縮してるから。

>実フォトン
の意味の取り方が違っていたみたい。
そう言われてしまうようだと、>>127への答は「違います」だったようです。

132 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:22 ID:???
>>130
ともかく、正確な「BECの定義」を与えないと議論できないのでは?
少なくとも、>>78 のリファレンスにある初貝さんの定義(BE分布に基づく相転移)
ではコヒーレント状態であってもレーザー光はBECの範疇には入らないように思える。
ほとんどの統計力学の教科書(ランダウ等)でも同様の定義だね。

>>111 の説明はそれなりに説得力があるのだが、あくまでmassiveの場合にしか通用しない
議論の気もする。いかんせん光では k=0 がとれない…
その意味で、>>121 の疑問も分かる気がする。

誰か、「BECの正確な定義」を示してくれないか?
BEC -> コヒーレントは正しいが、人によって
コヒーレント=BEC だったり、そうでなかったりしている。

133 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:29 ID:???
>>113
何いってんだか。
BFが入っていようが、何が入っていようが、線形素子だろ?
それは単にネットゲインのピークを制御しているだけ。
そのネットゲインがピークの状態に光子は凝縮するだけ。

キミの直感はまったくあてにならないね。
理論は正しくても実験的に違うとは一体何だ?
反論のための反論にしかなってないよ。

134 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:31 ID:???
>>114
短絡的に考えているのはオタクだろ?
Sergentの論文でも、Laser Physicsの教科書でも読んで勉強しなさいって。

135 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:32 ID:???
レーザーが相転移現象と理解できるとして、そのオーダーパラメーターは何なのですか?

136 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:32 ID:???
>>115
他モードに凝縮って言わないだろうが。
それは拡散。

137 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:34 ID:???
>>116
なんでASEなんて言い出す?ありゃレーザーじゃない。

フェムト秒モードロックレーザは単一モードだぜ?
縦モードが並んでいても、コヒーレントにロックしていてひとつのモード
になってるの。わかる?

138 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:36 ID:???
まあ、マターリしよう。

139 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:36 ID:???
>>117
なんでこういう例外ばっかし見つけようとするのかね?
マルチモードレーザは、不完全なBECなだけ。
ポンピングをもっとあげていったら、こわれなけりゃ、しまいに単一
モードになって、BEC実現。

140 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:39 ID:???
>>118-119
実効的化学ポテンシャルも定義できるし、無限のポンプレートの極限では
全ての光子は同一状態に落ちるんだよ。
レーザー物理の教科書を読んでご覧よ。

141 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:43 ID:???
>>125
>基本的には単一モードよりも多モードに逝きたいのがレーザー。

何言っているんだか?
それはポンプが足りないだけの話。

BECはそれを壊す物との競合の結果できるんだから、あくまでその競合に
十分うち勝つ条件にしなけりゃ、完全なBECにはならないよ。
不完全であっても、熱励起に比べりゃBECに近い。

142 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:45 ID:???
>>132
いったいどういう定義だ?
勝手に思いこんでいるみたいだけどさ。

BECの定義と言えば、ふつうロングレンジオーダーじゃないの?
そして、レーザで作られる単一モードコヒーレント状態はBECに対応する。

143 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:49 ID:???
レーザがBECの優等生であることは、例えはハーケンの「協同現象の数理」
を読んでみるとよくわかると思うよ。

144 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 03:51 ID:???
>>135
電磁場の振幅

って言ってわかるかな?単純な話だろ?

145 :132:01/12/16 03:52 ID:???
こんな定義
http://pothos.t.u-tokyo.ac.jp/~hatsugai/stat.html II量子理想気体の5.ボーズ理想気体
なんですけど…
これって、そんな変な定義か?
手元にランダウ・リフシッツの統計物理があったらみてみなよ。

146 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:04 ID:???
>>145
どこに引っかかるところがあるよ?

最低エネルギー状態っていうのは、レーザの場合、ポンピングによって作り出される
エネルギー状態を考えなきゃだめよ。
ポンピングでエネルギー状態を制御できるからポンピングしているんでしょうが。

超伝導の場合は、制御できないフォノンを介した電子間相互作用だったから、
温度下げるしか方法無かっただけのこと。

温度を下げて効果を見えるようにするのと、ポンピングをして効果を作り出す
の差。
わかる?

147 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:07 ID:???
そんなに疑問があるんだったら、Sergentの論文とかレーザー物理の
教科書見てご覧よ。
BECと綺麗な対応関係あることが説明されているから。

学校でセンセに訊くのもいいかも。

148 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:08 ID:???
「最低エネルギー状態に」

っていうところに引っかかってるのかな?

レーザの場合、ネットゲインの最も高い状態が、実効的にポテンシャルが一番低い
ことになりますが。
そこに光子が落ちます。

ポテンシャルカーブだって教科書にちゃんと書いてあるよ。

149 :132:01/12/16 04:11 ID:???
>>146
真空中を伝搬するコヒーレントな電磁波は「最低エネルギー状態」っていうの?
それとも、レーザー媒質があってこその最低エネルギー状態なの?

150 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:13 ID:???
例えば、超伝導で電流が流れている状態を考えよう。
それは有限のKを持った状態に収縮していることになる。
その状態は、K=0の状態より実効的にエネルギーが低いわけだ。
なぜかというと、電流源をつないで電界をかけているから。

このように、「最低エネルギー状態」は、外部から与えたポテンシャルを含めて
考えなきゃダメヨ。
レーザの場合、ポンピングによってもたらされるエネルギー状態の変化を考え
なきゃだめ。

151 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:15 ID:???
>>149
レーザ媒質と共振器があってこそ。
共振器の中の媒質と相互作用のあるところで最低エネルギー状態
になって、そこに光子が落ち込んでいるってわけ。
それが、有限の透過率の鏡から漏れ出てくる。
それを我々が見ている、って寸法。

152 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:20 ID:???
光の満たすべき方程式(マックスウェル−ボルツマン方程式)
原子系の満たすべき方程式(密度行列方程式)

を光−原子相互作用を含めて書く。
原子系の自由度を、ある近似で消去すると、光だけの方程式になり
光に対する実効ポテンシャルやらなにやら、必要な物は出てくるよ。

これをよく見ると、超伝導状態のものと同型であることがわかる。
従って、レーザは超伝導と同じくBECとみてもよろしい。

大体、そういう話だよ。

153 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 04:23 ID:???
あと、原子や電子などフェルミ系の対凝縮状態などもSU(n)におけるコヒーレント
状態で、光子を初めとするボーズ系のコヒーレント状態と類似の物だ。

154 :sage:01/12/16 04:25 ID:???
>>151- さんくす
同じコヒーレントな電磁波であっても、レーザー媒質内を伝搬する場合と、
真空中を伝播する場合では、BECしていたりしていなかったりすると理解して良い?

なんか、ここらへんでみんな混乱していた様だけど…
あと、コヒーレント -> BEC というのは間違いと理解してよい? (逆は真だが。)

155 :115-116:01/12/16 05:51 ID:???
なるほど、レーザー装置の中に含まれる全部の光学部品もポテンシャルの一部と
考えればそうなるね。俺はレーザー媒質の原子の熱分布とか発光特性に限定して
考えていた。共振器も系の一部と考えた場合には、確かにポテンシャルの最低
状態に落ちるという点は納得。実効化学ポテンシャルが定義できるのも納得。
(超伝導のように)温度を下げて分布を制御するかわりに、ポンピングで分布を
制御しているアナロジーも納得。でもさ、実際のレーザー媒質中の原子は有限の
温度分布をもっているし、媒質も動径方向の位置によっては、共振器で定義される
基本波が違うかもしれない(実際に違うけど)。全ての原子にとって、最低エネルギー
状態が同一だという保証はないだろ?温度分布のうち高いものと低いもの、
レーザー共振器の軸に近いもの遠いものによっては違うモードに落ちるかも
しれないじゃないか。ポンプだけの問題じゃない。

「無限のポンプレートの極限では単一モードに落ちる」という点もいまいち分からず。
ゲインが無限の系では確かにそうかもしれんが、実際のレーザーでは、ポンプを強く
するとASEが増えるだけじゃん。上でも書いたがある波長λ0で発振させてゲインが
飽和すると、反転分布ρ(λ)のλ=λ0に対応する分布が枯渇する。ρの分布関数上、
λ=λ0から離れるにしたがって、基本モードλで誘導放出する確率がそれだけ低くなる。
すると、基本波で誘導放出する前にASEでエネルギーが放出されちゃうのでは。

156 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 06:09 ID:???
ごめん、間違えた。115 は 116 とは別人。んで上の書き込みは 116。
>>141
マルチモードレーザーは、「ポンプが足りない」んじゃなくて、共振器の
選択性が弱い(他のモードが立つ可能性が残されている)のが問題なんだろ?

157 :77:01/12/16 06:20 ID:???
>>143
>ハーケンの「協同現象の数理」
あれは半古典論だから、ここで言っている光子の凝縮とは違いますよ。
第一、BECだなんて一言も書いて無いじゃん。

>>134,140
>実効的化学ポテンシャル
引っかかるのはここだけなんだけどね。
非平衡相転移だし、普通の教科書にあからさまに書いてないのは、何か理由があるのかなと。
もし本当に載っているんならソース出してよ。

158 :77:01/12/16 06:35 ID:???
エネルギーを横軸にした統計分布では転移が表現できない以上、
化学ポテンシャルなんて定義できるはずがない
ということに気が付いたのですが、それでもほんとに定義できるんでしょうか?

159 :156:01/12/16 07:17 ID:???
>>139, 141
うーん、本読んだが、やっぱりポンピング強度を上げると、隣り合う共振器の
複数のモードがレージングの敷居値に次々に達してしまい、単一モードから
マルチモードに変化すると書いてある。強くポンピングしすぎると、レーザー
媒質中の空間交差緩和速度が問題になり、空間的なホールバーニング効果によって
マルチモード化するとも書いてある。つーか、系に存在する原子の個数が有限で
温度分布を持っているかぎり、ポンピングの仕方によらずそういう答えになって
しまうと思うが。ポンピング強度とモード単一性は直接関係ないんじゃないの?
>>137
 あと、「ASEはレーザーじゃない」と言い張るのも理解できず。誘導放出して
いることにかわりなし。つーか、ASEの一部が共振器の基本モードにカップルして
発振がはじまるんだろ。共振器を1周以下したらASEでレーザーでなし、一周
以上したらレーザーになったと認めるの?エキシマレーザーなんて見方によっては
ASEだけじゃん。

>> フェムト秒モードロックレーザは単一モードだぜ?
>>縦モードが並んでいても、コヒーレントにロックしていてひとつのモード
>>になってるの。わかる?

もともと単一モードでないレーザーをモードロックしても単一モードには
なりません。モードロックはフェムト秒レーザーを生成する唯一の方法では
ありません。フェムト秒レーザーは単一モードだけではありません。単一
モードでないレーザーの方が多いというのが私の主張。

160 :156:01/12/16 08:42 ID:???
>>108
みんな寝ちゃったのかな?
 MIT のホームページに物質レーザーと光レーザーの違いについて説明しています。

1) Atom laser は必ず単一モードである。光レーザーは一般にはマルチモード
  で発振することが多い。(ちょっとだけ嬉しい)

2) 光子を生成することはできるが、原子を生成することはできない。
  原子レーザーでは基底状態にある原子の個数が誘導的に増幅され、他の
  準位にある原子の個数はその分だけ減る(統計的な扱いが違う)。

3) 原子レーザーでは、原子間相互作用が非常に強いので、光レーザーと
  違い、長い距離を伝搬することはできない(広がってBECが壊れる)。

4) 原子レーザーは、重力に引き付けられて落下する(笑)。

5) BEC は、通常系の最低エネルギー状態を占有しようとする。それに対して、
  レーザーは通常、共振器の非常に高いモードで働こうとする(上のみんなの
  共振器の最低エネルギー云々の議論は多分違うね。僕のも)。

6) BEC は、熱平衡状態にあり、極低温なのが特徴。光レーザーは非平衡状態で
  負の温度で特徴づけられる。BECでは、反転分布は決しておこらない(誰か
  指摘してたな)。

  だそうです。やはりノーベル賞は違いますな。でも僕らも、重要な違いには
着目できたね。重力は思いつかなかったが。

あと、atom laser と BEC は複数のページで違うものであると解説しています。
BEC を実現するだけじゃだめで、共振器(BECに外部からのコヒーレントなRFを加えて
BEC-光子散乱機構を用いる)を用意して、空間的に指向性のある増幅機構が必要だと。

ttp://amo.mit.edu/~bec/atomlasr/atomlasr.html

161 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 09:01 ID:???
まあ、同じような形式の非線形方程式で記述できるものの、
BECは有限個の粒子がポテンシャル(アトムトラップ)で同一の最低
エネルギー状態に皆凝縮する現象であるのに対して、
光レーザーは光子数が限りなく増える系で、光が占有する準位も
一般的に共振器の中に複数存在する(単一モードであるとは限らない、
ポンピングは関係なし)、って事でいいかな。

162 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 09:27 ID:???
>>151
この議論、やっぱ変でないかい?光子数が有限な系ならそうかもしれんが、
「光子数が増幅作用で増えてもいいぜ、しかも媒質中の温度・空間分布
関数上のいろいろな場所にある原子をなるべく増幅に使って欲しいぜ。
エネルギーは非平衡系で外からどんどん注入中」という条件下では、
「全ての光子が単一モードに入って、増幅する」ことが最も有利とは
かぎらん。実際にはレーザー媒質には温度分布があるし、空間的な広がり
があるので、一般には複数のモードが立つ方が有利なんだと思う。

163 :77:01/12/16 09:53 ID:???
>>160
これは原子レーザーの説明なんだけど、これだけ光レーザーが出てきていながら、レーザー光をBECだと言っているところが一つもないよね。
ここには、微妙だけどやっぱり厳然とした区別があるんだと思う。
要は、GL方程式で記述できるものは何でもBEC的なんだけど、それを全てBECという言葉で表現していいわけではないというわけだ。
レポートの解答を作るなら、
・BECは、素励起のコヒーレント状態である
・コヒーレント光も、電磁場のコヒーレント状態である
・したがって両者には密接なアナロジーがあるが、コヒーレント光をBECと呼ぶことは一般的ではない
というあたりが穏当だと思うのだが。
どうかなあ。

>>159
>複数のモードがレージングの敷居値に次々に達してしまい...
この後、モード間競合によって一つのモードだけが成長して単一モード発振になる。
市販のレーザーは、ほとんどがそういう状態で使われているものと思われ。
成長したモードが利得飽和によって多モード化するというのが、次のホールバーニングの話なのだが、
これは緩和速度が遅く、共振器長が長いレーザーに固有の問題という気がするのだが。
(実際にお目にかかったことはないけど)
半導体レーザーなんかだと、注入電流が少ないうちはマルチで、十分電流を流すとシングルというのが常識。
原理的な話をしているのだから、ホールバーニングまで考える必要はないんじゃない?

>>162
フィードバック量にわずかでも差があれば、一番条件が有利なモードだけが生き残ることになるんだと思う。

164 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 10:15 ID:???
>>154
>あと、コヒーレント -> BEC というのは間違いと理解してよい? (逆は真だが。)

反例あるならあげてみて。

165 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 10:17 ID:???
>>157
>>ハーケンの「協同現象の数理」
>あれは半古典論だから、ここで言っている光子の凝縮とは違いますよ。

読んでから言いなよ。
レーザの部分、どこが半古典論なんだよ?
電磁場も量子化してるだろ。

166 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 10:30 ID:???
>>160
なんかかなり誤解的イメージを持っているように思う。

BECっていうのは、いわゆる非自発的な対称性の破れで真空状態
(最低エネルギー状態)がシフトする現象でしょう。
そこには必ずSymmetry-breakingを引き起こすforceが働いています。

そのforceが外部的にポンピングで与えられているのがレーザです。
超伝導とかは、電子系の持つ内部的力に頼っている。
後者は弱いので低温が必要となる。

現実問題として、色々BECを壊す要因があるというだけの話でしょう。
興味あるなら以下の源論文にあたってみてよ。

V. DeGiorgio and M. O. Sergent, Phys. Rev. A2, 1170 (1970)
Analogy between the Laser Threshold Region and a Second-Order
Phase Transition

J. F. Scott, M. Sergent III, and C. D. Cantrell, Optics Comm.
15, 13 (1975)
Laser-phase transition analogy: Application to first-order transition
H. Haken and H. G. Whorstein, Optics Comm., 9, 123 (1973)
Atom-Field Correlation, Conservation Laws andthe Phase Transition
of the Laser

167 :77:01/12/16 11:28 ID:???
>>165
確か、あの本のb+って実質的に複素共役でしたよね。
ポテンシャルの横軸が何かって話なんですが、期待値はとってなかったはずだから演算子じゃないかなと。

>>166(,164?)
もはや、問題なのは言葉の使い方だけだと思いますが?
ここまでついてきてる人には、>>166に書いたようなことは当然だと思う。
あと、>>160のリンク先は原子レーザーの説明なので、内容自体は間違ってない。

言葉の問題について具体的に例を挙げると、まず、ボースアインシュタイン凝縮体の常識的な定義は、「ボースアインシュタイン凝縮の結果できたもの」ですよね。
ところが、理想ボース気体のボースアインシュタイン凝縮は3次の相転移であって、レーザーの相転移(外場が無いとき2次、外場がある時1次)とは一致しないわけです。
内容的には、無秩序状態の性質が違うから当然なんだけど、言葉の使い方としては、レーザー光がBECであると言ってしまうのはおかしいんじゃないかと思うわけです。
専門家が書いた論文で、「BECの代表例としてレーザー光があるが...」なんて書かれたら違和感あるなーと思いません?

168 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 11:43 ID:???
>>167
演算子です。

詳細な話は忘れたが、相転移現象というのは自発的対称性の破れという
概念でもってくくって話すことができる。
自発的対称性の破れをもたらす外力によって、それが無いときの真空状態が
別の真空状態に変位する。変位後の真空状態は元の真空状態を基準にすると
コヒーレント状態で表される。

こういった広い目で見ると、BECもレーザも同じ類の現象ということは
よろしいでしょう。
n次の相転移というのは良く理解していませんが、レーザをBECと呼ばない
としたら、理由があるのでしょう。
「私」は広い意味では同じものだと捉えてますけどね。
そりゃ、細かい定義を問題にしたら、差異はあるでしょう。

ひとつイメージ的に光子をBECと言いにくい理由はわかっています。
原子や電子系のような個別系(個々の原子や電子)を考えられる系に
おいては、コヒーレント状態は同一の(個々の)原子状態の外積状態で
表すことができます。
すなわち、全ての原子(電子)が同じ運動をしていると見なせるわけです。
光子の場合、個々の系にわけることはできないので、コヒーレント状態を
外積状態に分解することができません。
従って、イメージ的に凝縮というのが言いにくい点はある。

169 : :01/12/16 12:03 ID:???
http://www.cafeglobe.com/donation

170 :77:01/12/16 12:21 ID:???
>>168
>演算子です。
それじゃあポテンシャルカーブの横軸(XY軸)は何?
演算子ですか?
からもうというわけじゃないので、お気を悪くしないで下さい。

>外積状態に分解すること
確かに、そこが分岐点っぽいですね

>広い意味では同じもの
この部分は、もはや誰も異論がないと思います。
後は、その類のモノをボースアインシュタイン凝縮体と言う必然性があるかどうかです。
「量子力学的コヒーレント状態」とか「GL方程式の秩序状態」とか「位相が剛性を持った状態」とか、あるいは単なる「凝縮状態」とか、別な言い方は用意されているわけですよね。
ここでBECが出たのは流行の言葉だからで、現実にレーザー光をBECを呼ぶ場面はないと私は思います。
もしここでレーザー光はBECだと言い切ってしまうと、何もしらない人が鵜のみにするかもしれません。
まあ2chを参考書代わりに使うような人がどうなろうと知ったことではないんですがね。

171 :77:01/12/16 12:33 ID:???
訂正
>>170
>流行の言葉だからで
レポートの問題だからでした。...どっと疲れた。

172 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 14:07 ID:???
>>163
しっつこくて申し訳ないが、どのレーザー会社のカタログを見ても、
SLMレーザーよりもMMレーザーの方が多い気がするのだが。SMレーザーは
高くて出力が低い。しかも、注入パワーの問題でSLM/MM が区別されて
いるんじゃないよ。MM半導体レーザーとして売られているものに、
いくらパワーを注入してもSLMになったりせず焼ききれるだけだぜ。

>>163で皆が何を言ってるのか分かった。でもさ、単にパワーを注入すると自動的に
SLMに逝くのは理想的な homogeneously broadened レーザーの場合でしょ(レーザー
媒質中の原子が、全て同じ状態にあるレーザーのこと)?普通は、レーザー媒質中の
原子は熱分布しているし、波長と空間的位置とpolarizationに依存性があって、
微妙にゲイン特性が違う原子の集団だよ。だから普通は波長、空間、熱分布空間での
hole burning 効果は無視できない。こういうレーザーでは、ポンピング強度を上げて
いっても一つの基本モードが別の基本モードでのゲインを下げる働きをしないので、
鏡が焼ききれるまでマルチモードレーザーのままだ。spatial hole burning も
「特殊な場合」じゃなくて、普通色素レーザーでも固体レーザーでも苦しめられる
問題だよ。

173 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 14:33 ID:???
>>172
俺、「基本モード」っていう言葉の使い方おかしいな。正しくは
「共振器のn次モード」。

>>73「共振器長が長いレーザーに固有の問題」
ってのも少し抵抗があるな。モード間隔deltaνは共振器が長くなるに
従って、狭くなるという話なんだろうけど、光の1波長が 500-1000
ナノメートルなんだから、どんなに小さな発振器(1 mm 〜1000 mm)でも
モード間隔は「狭い」(nは大きい数)ので問題になるよ(l=30 cm の
共振器で delta ν=1 GHz 程度かな?発振波長 ν=0.5 ぺタヘルツに対して)。

174 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 15:10 ID:???
何か俺熱くなりすぎだな。とにかくSMレーザーのみが「完全」なレーザーで、
MMレーザーは「不完全」なレーザーと考えるのはオカシイ。モノによるがMM
レーザーの方がずっーーと一般的。ポンピング強度を上げていくとSLM/STMに必ず
いくという認識も実際にはそうなっていない(上の理由により)。ミラーが焼けるだけ。
MM色素・チタンサファイアレーザーなら、俺等でも30万円でつくれるが、チューナブル
SLM/STMレーザーは数千万円する。ポンピングをあげていくと必ずSLM/STMになるのは
理想的なhomogeneously broadened laser の場合だけ。現実世界に存在するレーザーは、
波長選択素子を沢山入れて、gain envelope の中にひとつのモードのみが存在する
条件をわざわざつくってやる必要あり。しかも発振媒質中のビームウエーストをレンズで
調整してゲインが飽和しきらないように(ポンプを*弱く*して)気をつけないと、spatial
hole burning の効果が出てASEが増え、下手するとマルチモード発振する。

175 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 18:23 ID:???
>>164
真空中のコヒーレント光はBECしてないって事でいいんだよね?
レーザー内部の光ははギンツブルグ方程式で書かれていてBECと理解できても、
そこから出てくる光は、単に真空中のQEDで書かれているだけだから。

それとも、レーザーというソースがあれば真空中を伝搬する光もBECと理解できる?
もしそうならば、アンテナの中でコヒーレントに集団振動する電子から出る、電波もBEC
してるって理解で良いね。

出典をすぐには思い出せないのだが、質量ゼロの粒子(フォトン、重力子、…)は全て
何らかの対称性の破れのゴールドストーンモードと理解できるという話があったような…。

176 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 18:27 ID:???
>>170
横軸は、電磁場の振幅だと思うよ。
ハーケンの本にも、ダブルウェル型のポテンシャルカーブが書いてあるだろ?
その極小部分に振幅が集中する。
そうやって、コヒーレント状態が形成される。
ポンピングを高くするにつれてポテンシャルウェルが深くなり、幅が狭くなる。

177 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 18:30 ID:???
>>170

>「量子力学的コヒーレント状態」とか「GL方程式の秩序状態」とか「位相が剛性を持った状態」とか、あるいは単なる「凝縮状態」

これらが同じものであることを認めているのなら、レーザはBECであると言っても違和感は
ないはずだが。
どこに違和感があるのかわかりませんね。

178 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 18:38 ID:???
>>175
じゃ、こう言い直そう。
レーザ共振器内でポンプレートがしきい値を超えると光の状態が
コヒーレント状態になるのは、BECが発生するメカニズムと同型
である。
このとき、共振器内の光の状態=コヒーレント状態がBECの状態
に、電場演算子の期待値がBECの場の期待値(オーダーパラメータ)
の役割をしている。
両者は、共に対称性の自発的破れのメカニズムにより発生している。

光子系がBECであると言わないのは、それが多数の区別できる系の
同一の状態の外積として表されず、凝縮というイメージに乏しいからに
すぎない。

こんなとこだろ。

179 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 18:43 ID:???
>>178
そういうわけで、私がレーザー光はBECと考えてもよい、って言った
つもりで、基本的に同じ話と思っている。
違うとすれば、外積状態では表せないところだと言うことも承知している。

180 :77:01/12/16 19:27 ID:???
>>173
>共振器長
おかしなことを書いてしまいました。勘違いです。

181 :77:01/12/16 19:33 ID:???
>>178
それが結論ですね。

>>175
>真空中のコヒーレント光
も、量子力学的コヒーレント状態であると言えば十分でしょう。
もちろんそれは、BECの量子状態と数学的アナロジーを持つんですが。

182 :174:01/12/16 19:38 ID:???
178/181 でいいと思います。

183 :77:01/12/16 19:46 ID:???
>>176
じゃあ半古典論じゃん
もうどうでもいいけどw)

184 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 20:10 ID:???
以下の系では光は何処でBECしているのでしょう。

a.ミラー   b.レーザー媒質   c.ハーフミラー
  ‖〜〜〜〜〜□□□□□□〜〜〜〜〜|〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜> 真空
     A    B     A’        C      

1. Bでは光はGL方程式に従っているからBEC。
2. A、A’は共振器の一部をなしている。
量子論的な光のコヒーレント状態は ‖A、B、A’| で定義される。
よって、A、A’にある光もBECになっている。
3. Cにある光は長距離相関のあるコヒーレントな光である。よって、BEC。

1がBECなのは多くの人が同意するでしょう。2は微妙。3は違うと思うのですが、
皆さんどうでしょう?

185 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 20:32 ID:???
>>183
じゃ、振幅の期待値と言い直そう。
つまりオーダーパラメーターだ。
ハーケンの本にも図が出てるでしょ。

186 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 20:34 ID:???
>>184
全部コヒーレント状態だ。
だから、それをBEClikeと言えば全部そうだし、BECと言わないと
いうなら全部言わないね。
そのように同意しただろ?

共振器の内外で呼び方が変わるわけじゃない。

187 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 20:36 ID:???
>>183
そもそもコヒーレント状態は振幅と位相があるていど同時に定まる
状態で、半古典的な状態だ。
だから、量子力学が必要なのは、サブスレシホルドかスレシホルド近辺
だけだ。
この領域では量子揺らぎを考慮することが必要になる。
Far above thresholdであれば半古典論で足りるけどね。

188 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 21:04 ID:hABYMgpt
>>186
全部コヒーレント的というのはOK。
だからといって、コヒーレントなら自動的にBECというのは同意できない。

真空中のコヒーレントな電磁波がBECと主張するには
1.何らかの対称性の破れに対応し
2.何らかのポテンシャルのエネルギ最低である
事を言う必要があると思うが、真空中のコヒーレントな電磁波では何に対応する?

レーザー媒質の中でコヒーレント電磁波がeffectiveにエネルギ最低なのは分かる。

189 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 21:56 ID:???
中でできたコヒーレント状態が漏れ出ているだけだろうが?
何を小難しく考えるのか理解に苦しむ。

電磁場が超伝導とかと違うのは、真空中では電磁場は他の自由度から
デカップルしていることだ。
だから、一度できたBECは壊れないと言うだけのこと。

もちろん散乱体にぶつかったりして相互作用すればコヒーレント状態
は壊れるよ。

190 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 22:11 ID:???
>>189
もはやレーザー媒質とデカップルしてしまった電磁波は
たとえコヒーレントであってもBECと呼ぶべきとは思えない。
この点に関しては、人によって違うかも知れないが…

単に真空中を伝播するコヒーレントな電磁波を指してBECしてると主張するの?
>>186 の主張はそう聞こえるが。

191 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 22:32 ID:jbaajz44
例えば、同じ周波数のコヒーレントな電磁波を指して、
メーザーから放出される電磁波はBECしているが、
通常の金属アンテナから放出される電磁波はBECしていないと主張するの?

両方の電磁波ともBECしていると言うのなら、>>188 の質問に答えて欲しい。
あるいは金属アンテナはBECしているとか?

192 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 22:41 ID:???
どこまでも電子系や原子系のBECのイメージで捉えないと気が済まないのかな?
光子は電子系や原子系と違うだろ?相互作用する相手も違う。
全く同じってことはありえないよ。

BECを作る原動力と壊そうとする力、これが両者で異なることを認識してください。

光の場合、熱平衡状態でないコヒーレント状態を作ろうとする力はない。
それを作るためにはレーザとポンピングという非熱平衡的プロセスが必要。
しかし、一度できたコヒーレント状態を壊そうとする力はほとんどない。
自然にはできないが、一度作ったら壊れないというイメージがつかめない?

超伝導は常に作ろうとする力と壊そうとする力が競合して存在している。
全然違うだろ?

193 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 22:46 ID:???
>>191
コヒーレント状態をBEC-likeな状態と呼ぶなら、両方ともBEC-likeだよ。
作るのにはBECと同様のメカニズムが必要となるが、できたら簡単には壊れ
ないんだよ。

真空中の光子は何者とも相互作用していないんだよ。
壊れる理由がない。
さらに、コヒーレント状態は消滅演算子の固有状態で、単に減衰しても
状態は変化しないし。

194 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 22:48 ID:???
そんなに気になるのなら、レーザの勉強してご覧よ。
そして納得したことをここに書いてください。

195 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 23:18 ID:wZK7zQ9g
レーザーの場合一旦作ったコヒーレント状態が壊れにくいというのは同意。
その例として、ハーフミラーから洩れ出てくる電磁波もコヒーレントというのも同意。
また、コヒーレント状態の電磁波がエネルギ最低となる環境(レーザー媒質中)ならBECというのも納得。

問題の要は、「コヒーレントな電磁波なら真空中でもBECか?」という主張の可否。
疑問点が伝わってないなぁ…

コヒーレント状態が真空中で壊れるなんて私は一言も言ってない。

196 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/16 23:38 ID:wZK7zQ9g
>193
「BEC-like」の意味が分かりません。
金属アンテナから出た真空中のコヒーレント電磁波がどの様な意味で「エネルギー最低」
であると主張されるのですか?

エネルギー最低の意味を明白にして貰えれば、真空中を伝搬するコヒーレント電磁波が
BECであるとの主張を理解できるのですが…。

>>194
真空中のコヒーレント電磁波がBECかどうかと言う問題はレーザーの理論以前に、
単にQEDの問題だと思うのだが、そんな主張は見た事ないよ。

197 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:12 ID:???
>>196
作られた時には、原子系とキャビティのおかげでエネルギー最低状態に
ありました。

キャビティから出てしまえば、それは最低エネルギー状態ではありません。
でも、壊れる理由もないので生き残っています。

だから言ってみれば、共振器外の光の状態=コヒーレント状態は、共振器内
のBECの名残を見ているような物です。

共振器外にはフィードバックも原子系もないわけで、最低エネルギー状態は
当然普通の意味の真空状態です。
共振器内では、真空状態よりもコヒーレント状態の方が全系のエネルギーと
しては低エネルギーになっています。

共振器外ではBECを作るメカニズムは無いので、見ている物は共振器内
でBEC状態だったものの名残を見ていることになります。

これでいいんだろ?
こんなことあったりまえだと思うんだけどね。

198 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:14 ID:???
>共振器内では、真空状態よりもコヒーレント状態の方が全系のエネルギーと
しては低エネルギーになっています。

共振器内では、真空状態よりも「有限の振幅を持つ」コヒーレント状態の方が全系のエネルギーと
しては低エネルギーになっています。

真空状態もコヒーレント状態のひとつですからね。

199 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:18 ID:???
とにもかくにも、共振器内の光電場に関しては、BCS-likeな状態だと
いうことはわかってもらえたかな?

共振器の外に出てくる光は共振器内の電場の漏れ出てくる一部を見ている
という話です。
これでいいよね?

200 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:19 ID:???
>BCS-likeな状態

⇒BEC-likeな状態

201 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:21 ID:???
まあ、その当たり前が相互に納得出来たと言う事でよいのでは。
ってことで、>>184 の問題設定では A B A’の部分の光がBECしてるで良いね。
光に関しては一か所に局在しているわけでは AA’と B を分ける事がむしろナンセンスって事で。

202 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/17 00:25 ID:???
訂正:光に関しては一か所に局在しているわけではないので、A A’と B を分ける事はモード展開する上では無意味と言う事で。

203 :便乗質問:01/12/17 02:23 ID:???
光ファイバー中の光ソリトンは光のボーズ凝縮体だと聞いたんだけど、解説キボーヌ。

204 : :01/12/17 13:31 ID:IlmRZjhm
E1遷移確率って何か分りやすく短く説明していただけませんか?

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