光学微腔中光子的玻色-爱因斯坦凝聚
量子气体
2010-11-30 v2
摘要
玻色-爱因斯坦凝聚，即具有整数自旋的粒子（玻色子）在低温和高密度下宏观基态累积的现象，已在多个物理系统中被观测到，包括冷原子气体和固态物理准粒子。然而，最普遍存在的玻色气体——黑体辐射（与腔壁处于热平衡的辐射）并未表现出这种相变，因为光子的化学势为零，并且当温度降低时，光子在腔壁中消失。理论工作考虑了光子数守恒的热化过程（这是玻色-爱因斯坦凝聚的先决条件），利用热电子气体的康普顿散射，或利用非线性谐振腔配置中的光子-光子散射。在最近的一项实验中，我们观测到了二维光子气体在染料填充的光学微腔中的数守恒热化，该微腔充当了光子的“白墙”盒子。在此我们报告在染料填充的光学微腔中观测到光子的玻色-爱因斯坦凝聚。腔镜既提供了约束势，也提供了非零的有效光子质量，使得该系统形式上等价于一个被捕获的有质量玻色子的二维气体。通过与染料分子的多次散射，光子热化至染料溶液的温度（室温）。随着光子密度的增加，我们观察到光子BEC的以下特征：玻色-爱因斯坦分布的光子能量，在宽热翼之上存在大量占据的基态模式；相变发生在预期值处并表现出预测的腔几何依赖性；以及即使泵浦光斑空间位移，基态模式也会出现。
引用
@article{arxiv.1007.4088,
title = {Bose-Einstein condensation of photons in an optical microcavity},
author = {Jan Klaers and Julian Schmitt and Frank Vewinger and Martin Weitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.4088},
year = {2010}
}