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Collective modes of a photon Bose–Einstein condensate with thermo-optic interaction

  • Although for photon Bose–Einstein condensates the main mechanism of the observed photon–photon interaction has already been identified to be of a thermo-optic nature, its influence on the condensate dynamics is still unknown. Here a mean-field description of this effect is derived, which consists of an open-dissipative Schrödinger equation for the condensate wave function coupled to a diffusion equation for the temperature of the dye solution. With this system at hand, the lowest-lying collective modes of a harmonically trapped photon Bose–Einstein condensate are calculated analytically via a linear stability analysis. As a result, the collective frequencies and, thus, the strength of the effective photon–photon interaction turn out to strongly depend on the thermal diffusion in the cavity mirrors. In particular, a breakdown of the Kohn theorem is predicted, i.e. the frequency of the centre-of-mass oscillation is reduced due to the thermo-optic photon–photon interaction.
Metadaten
Verfasser*innenangaben:Enrico SteinORCiD, Frank Vewinger, Axel Pelster
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-58225
DOI:https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab4b06
ISSN:1367-2630
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):New Journal of Physics
Verlag:IOP
Dokumentart:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Datum der Veröffentlichung (online):23.10.2019
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Publikation (Server):18.12.2019
Ausgabe / Heft:21, 2019
Seitenzahl:11
Quelle:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ab4b06
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Kaiserslautern - Fachbereich Physik
DDC-Sachgruppen:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 530 Physik
Sammlungen:Open-Access-Publikationsfonds
Lizenz (Deutsch):Zweitveröffentlichung