引导光波的正负温度下平衡热力学
光学
2025-12-09 v1
摘要
光学热化学最近在二维空间演化中被理论和实验地研究，即沿着多模态光纤传播的（准）单色光波。在本工作中，我们通过分析（2+1）维玻色-爱因斯坦热分布及其对应的经典Rayleigh-Jeans近似，来探讨不规则多模态光波的时空平衡属性。在异常色散 regime 中，时空平衡表现为正温度。在该 regime 中，我们指出，随着波导模数增加，基本空间模式被宏观占据，而其时域谱显著收窄，最终导致在热力学极限下实现完全（2+1）维时空凝聚。在正常色散 regime 中，时空平衡表现为负温度状态，具有混合特性：空间平衡显示反向模分布，而时域谱保持围绕基本（载波）光频的峰值。在该 regime 中，我们预测时空光波在负温度下可发生玻色-爱因斯坦凝聚相变，通过提高温度超过负临界温度来实现。我们的工作为未来研究开辟了新方向，包括通过完全时空光凝聚实现双向时空束清洗，并为发展时空光学热力学奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2512.07784,
title = {Spatio-temporal equilibrium thermodynamics of guided optical waves at positive and negative temperatures},
author = {Lucas Zanaglia and Josselin Garnier and Claire Michel and Valérie Doya and Mario Ferraro and Stefan Wabnitz and Iacopo Carusotto and Antonio Picozzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07784},
year = {2025}
}