A Vlasov approach to bunching and selfordering of particles in optical resonators
A Vlasov approach to bunching and selfordering of particles in optical resonators
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光学谐振腔中粒子的聚束和自排序的 Vlasov 方法
DOI：
10.1140/epjd/e2010-00113-9
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发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Grießer T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grießer T
我们发展了一个Vlasov型连续密度描述的耦合非线性动力学的极化粒子运动在高Q光学谐振腔的光场。在粒子上施加光学力的腔内光场本身取决于粒子密度的动力学，粒子密度的动力学构成了时间相关的折射率。这引起模式频率偏移、损耗和耦合。对于典型的几何形状，我们发现固体的初始均匀粒子密度的稳定性的分析标准，为广泛的初始速度分布，包括热分布。这些同意与以前发现的聚束和自序不稳定性，但扩展到更广泛的参数和初始条件。使用线性微扰展开，我们计算的增长指数的小密度扰动的参数区域超出这个不稳定性阈值。完整方程的数值解以及许多粒子轨迹的模拟证实了这些结果。此外，方程允许提取分析标度律外推腔冷却和selfordering动力学更高的粒子数。
We develop a Vlasov type continuum density description for the coupled nonlinear dynamics of polarizable particles moving in the light field of a high Q optical resonator. The intracavity light field, which exerts optical forces on the particles, depends itself on the dynamics of the particle density, which constitutes a time dependent refractive index. This induces mode frequency shifts, losses and coupling. For typical geometries we find solid analytic criteria for the stability of an initial homogeneous particle density for a wide class of initial velocity distributions including thermal distributions. These agree with previously found bunching and self-ordering instabilities but are extended to a wider range of parameters and initial conditions. Using a linear perturbation expansion we calculate the growth exponents of small density perturbations in the parameter region beyond this instability threshold. Numerical solutions of the full equations as well as simulations of the underlying many particle trajectories confirm these results. In addition the equations allow to extract analytical scaling laws to extrapolate cavity cooling and selfordering dynamics to higher particle numbers.
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