Transiciones de Fase Opticas en redes fotónicas no lineales de muchos modos.

FERNÁNDEZ, LUCAS J.; RAMOS, ALBA; CHENG SHI; KOTTOS, TSAMPIKOS

Bariloche, Rio Negro

Congreso; 107 Reunion de la Asociación Fisica Argentina; 2022

Asociacion de Fisica Argentina

En los \'ultimos años se ha incrementado el interés en sistemas ópticos no lineales de muchos modos, tales como fibras ópticas multimodales, en gran medida debido a la b\'usqueda de mayor capacidad de transferencia de información en una \'unica fibra. Este resurgimiento en el estudio de sistemas ópticos no lineales ha llevado no solo a nuevas oportunidades de observar nuevos fenómenos ópticos, sino también a nuevos desafíos teóricos para entender su dinámica emergente [1]. Nosotros investigamos la dinámica colectiva de modos interactuantes no lineales en configuraciones fotónicas multimodales [2].Para ello, establecemos una conexión con la teoría de redes de espín. Estos "espines fotónicos" emergentes son complejos, blandos (su magnitud no esta fija) y su dinámica cuenta con dos constantes de movimiento. Nuestro análisis, basado en técnicas de la mecánica estadística, aclara la naturaleza de los estados de equilibrio térmico y revela la existencia de trancisiones de fase ópticas que se asemejan a transiciones entre fases ferromagnética, paramagnética, y de vidrio de espín. Para una potencia óptica fija, estas transiciones son controladas por la conectividad de la red, su n\'umero de coordinación, y la energía total de la señal óptica. En redes estrictamenteunidimensionales, mostramos que existe una ley de escaleo (con un \'unico parámetro) que evidencia un pasaje entre fases ferromangética y paramagnética. La dinámica hacia la termalización en dichas redes muestra que un desorden asociado a las frecuencias modalescaracterísticas inhibe el proceso de relajación al equilibrio [3]. Esperamos que nuestros estudios contribuyan al diseño de nuevas y mejoresestrategias para el control del transporte de la luz en sistems fotónicos de muchos modos.[1] F. Wu, A. Hassan, and D. Christodoulides, Thermodynamic Theory of Highly Multimoded Nonlinear Optical System, Nat. Photonics 13, 776 (2019).[2] A. Ramos, L. Fernandez-Alcazar, T. Kottos, and B. Shapiro, Optical Phase Transitions in Photonic Networks: A Spin-System Formulation, Phys. Rev. X 10, 031024 (2020).[3] A. Ramos, C. Shi, L. Fernández-Alcázar, T. Kottos, Disorder-hindered optical thermalization in nonlinear multimoded photonic circuits, en proceso de escritura.