观测至耐热森斯顿光子气体膨胀
光学
2025-11-18 v1
摘要
近年来，一个自洽的光学热力学框架已涌现，提供了系统方法以理解、利用和探索多模态非线性系统中复杂的集体动力学。这些发展现在允许考虑光学中一系列长期存在的问题，包括将多模态系统中流动的全部能量输送到其基态的前景，目前尚无方法实现。本文演示了通过光子-光子相互作用实现的全光耐热森斯顿膨胀过程，使得光学气体的温度骤降至零。我们在 various 配置的耦合多芯非线性波导阵列中进行实验，展示了在膨胀引起的制冷下，光通过从任意输入状态信道到基态模式，几乎实现了 100% 的效率。我们表明，通过能量转换的不可逆过程确保了扩张后状态的稳定性。本研究探索的全光热力学现象可能导致创新技术，其中将各种不相关但相同的源合并到统一的空间相干状态，从而为直接束合提供了一条途径。
引用
@article{arxiv.2511.12080,
title = {Observation of Joule-Thomson photon-gas expansion},
author = {Marco S. Kirsch and Georgios G. Pyrialakos and Richard Altenkirch and Mahmoud A. Selim and Julius Beck and Tom A. W. Wolterink and Huizhong Ren and Pawel S. Jung and Mercedeh Khajavikhan and Alexander Szameit and Matthias Heinrich and Demetrios N. Christodoulides},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.12080},
year = {2025}
}