光学热力学系统的玻色-爱因斯坦凝聚态于 solitonic 态
光学
2024-05-24 v1 斑图形成与孤子
摘要
近年来，多模光纤因其独特的物理和应用而受到关注，其中空间束自清洁（BSC）受到特别关注。在 BSC 中，光在较高强度下浓缩到基本光纤模式。尽管广泛尝试利用光学热力学解释这种反直觉的束重塑过程，但仍存在若干挑战难以完全理解其背后的物理。本文提供了令人信服的实验证据表明，BSC 在耗散双芯光纤中可完全类比于稀疏气体中的玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）。两种系统都受由相同的格罗夫-皮塔沃斯方程（Gross-Pitaevskii Equation）支配，均具有 Townes solitonic 解 solution，我们通过对实验数据进行模态分解进一步证实了这一点。具体而言，我们观察到，只有在初始热化阶段之后，在强度超过阈值后，BSC 才会高效启动，导致向 Townes 束 profile 的收敛。这一过程类似于从经典向量子力学热力学的过渡 BEC。此外，我们的分析还识别出耗散过程作为高效 BSC 在多模光纤中的关键且此前未被识别的因素。这一发现为多模光纤系统在超快激光、通信以及高功率激光束输送等领域的前所未有的应用开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2405.13716,
title = {Bose-Einstein condensation of an optical thermodynamic system into a solitonic state},
author = {Jiaxuan Zhang and Jintao Fan and Chao Mei and Günter Steinmeyer and Minglie Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.13716},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 12 figures