多模光纤中热化至瑞利-金斯分布的直接观测
光学
2022-02-15 v2
摘要
近年来，非线性多模光学系统重新引起关注，其中观察到许多在单模情形下不可能出现的引人入胜的效应。虽然非线性可提供一个丰富环境，其中数千个模式间的混沌功率交换可导致新颖行为，但与此同时，它在理解和利用这些过程以造福应用方面构成了重大挑战。多年来，人们已发展出统计模型来宏观描述这些复杂系统的响应。这些理论形式体系的基石之一是对光子-光子介导的热化过程的预测，该过程导致模式占据的瑞利-金斯分布。在此，我们报道利用模式分辨测量技术对多模光纤中热化至瑞利-金斯功率分布的首次直接观测。我们通过实验证明，底层系统哈密顿量在传播过程中保持不变，而功率在简并模式组间实现均分——这一切均与理论预测完全相符。我们的结果可能为新一代高功率光源铺平道路，其亮度和模式内容可利用热力学与统计力学原理加以控制。
引用
@article{arxiv.2012.12110,
title = {Direct Observation of Thermalization to a Rayleigh-Jeans Distribution in Multimode Optical Fibers},
author = {Hamed Pourbeyram and Pavel Sidorenko and Fan Wu and Nicholas Bender and Logan Wright and Demetrios Christodoulides and Frank Wise},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.12110},
year = {2022}
}