Sobre el cambio espontáneo de la duración de vida en un microcavidad planar ideal: transición de un continuo de modos a modos cuantizados

Se sabe que la duración de vida de la emisión espontánea de un átomo está influenciada por su entorno. En general, la duración será diferente si el átomo está suspendido en el espacio libre que si se coloca dentro de una cavidad. Una geometría de cavidad simple para explorar este efecto es la cavidad planar. En un artículo de Brorson, Yokoyama e Ippen, los autores derivaron que la duración mínima en una cavidad planar era un tercio de la duración de vida en el espacio libre (sin cavidad), y se encontró que la separación adecuada de los espejos era de media longitud de onda. En un artículo de Yamamoto, Machida y Bjork, se concluyó que la duración de vida para una cavidad de media longitud de onda era solo dos tercios de la duración de vida en el espacio libre. En este artículo, se aclara la discrepancia entre estos resultados y se muestra que la duración de vida más corta es de hecho un tercio de la duración de vida en el espacio libre; pero para lograr esto, la cavidad tiene que ser ligeramente más larga que media longitud de onda. Esto influirá en el patrón de modo de emisión de una manera que, en general, es indeseable para un láser de emisión superficial. También se muestra que una cavidad estrictamente de media longitud de onda tiene una duración de vida de dos tercios de la duración de vida en el espacio libre. El modelo empleado tiene la característica atractiva de permitir una transición suave de un sistema totalmente abierto con el átomo interactuando con un continuo de modos, a un sistema totalmente cerrado con modos de fotones cuantizados.