弱无序下的波凝聚与多模光纤中的光束自净化
光学
2020-11-10 v1 斑图形成与孤子
摘要
经典非线性随机波可表现出凝聚过程。它源于瑞利-金斯平衡分布的奇异性，并以系统基模的宏观占据为特征。最近的若干实验揭示了在梯度折射率多模光纤(MMF)中传播的光场存在空间光束净化现象。本文旨在通过分析了 inherent 于MMF的结构无序存在下的波凝聚，为光光束自净化背后的机制提供物理洞见。我们考虑了将长脉冲注入并占据10-20 m MMF的多个模式的光束净化实验，其中无序的主要贡献来自偏振随机涨落(弱无序)。基于波湍流理论，我们推导了描述无序主导非线性效应 regime 下随机波的非平衡动力学方程。该理论揭示，保守弱无序的引入在系统中产生了有效耗散，这在通常的连续波湍流方法中会抑制波凝聚。另一方面，光束净化实验由离散波湍流方法描述，其中无序诱导的有效耗散改变了波共振的正则化，导致凝聚加速，这可解释光束自净化效应。模拟与理论在定量上一致。分析还揭示，光束净化效应以再偏振为特征，这是凝聚过程的自然结果。此外，离散波湍流方法解释了为何在阶跃折射率多模光纤中未观察到光光束自净化。
引用
@article{arxiv.2011.03918,
title = {Wave condensation with weak disorder versus beam self-cleaning in multimode fibers},
author = {J. Garnier and A. Fusaro and K. Baudin and C. Michel and K. Krupa and G. Millot and A. Picozzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.03918},
year = {2020}
}
备注
11 figures