多模光纤中的瑞利-金斯热化与光束净化
光学
2023-09-06 v1 斑图形成与孤子
摘要
经典非线性波通常表现出不可逆的向瑞利-金斯平衡分布热化的过程。另一方面，最近的若干实验揭示了一种在梯度折射率多模光纤（MMF）中传播的光束的空间组织显著效应，这一现象被称为光束自净化。我们此处的目标是通过考虑两种不同的实验构型，来揭示无序（弱随机模耦合）对瑞利-金斯热化过程的定性影响。在第一个实验中，我们将散斑光束发射入一根相对较长的MMF中。我们的结果报道了通过光在MMF中传播实现瑞利-金斯热化的明确且确凿的实验证明，其范围涵盖注入散斑光束的宽泛动能（即空间相干度）区间。特别地，在凝聚态中清晰地观察到模间能量均分特性。实验结果也证实了双湍流级联过程：功率流向基模（逆级联）的同时，能量流向高阶模（直接级联）。在第二个实验中，将一束相干激光发射入相对较短的MMF长度中。它揭示了由初生的瑞利-金斯热化过程所驱动的光束净化效应。如通过数值模拟所讨论的，第一个实验中观察到的快速瑞利-金斯热化过程可归因于模间的随机相位动力学，而这由散斑光束的注入以及长光纤系统中无序影响的增强所促成。
引用
@article{arxiv.2309.02215,
title = {Rayleigh-Jeans thermalization vs beam cleaning in multimode optical fibers},
author = {Kilian Baudin and Josselin Garnier and Adrien Fusaro and Claire Michel and Katarzyna Krupa and Guy Millot and Antonio Picozzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02215},
year = {2023}
}