非线性多模光纤中模凝聚的统计分析

在多模光纤中传播的光脉冲受线性无序和非线性的影响，并经历模式间功率的混沌交换。另一方面，复杂系统可以达到以能量凝聚到单个或多个子系统为特征的稳态。在这项工作中，我们研究了在存在线性随机模耦合和克尔（Kerr）非线性的情况下多模光纤中的光束传播；这两种效应都会导致光纤输出端的模功率重分布。我们使用一种新的三维模分解方法，以前所未有的精度从长跨度渐变折射率光纤获得模分布测量；我们使用一种新的线性无序模型进行数值模拟；我们引入了加权玻色-爱因斯坦定律，并表明它适用于描述线性和非线性 regime 下的稳态模功率分布。我们表明，在线性 regime 与孤子 regime 之间的中间功率水平下，能量凝聚由第二、第三和第四模群局部达到，之后在孤子 regime 中达到向基模的全局凝聚。我们的结果将多模光纤的热力学方法扩展到未探索的光学态，这些光学态获得了光学玻璃的特征。