Нет, излучение не тепловое, если я правильно понял ваш вопрос. Система облучается монохроматическим светом.
Если облучающее излучение не тепловое и система нелинейная, то может быть что угодно. Например, фотоэлемент, подключённый к тому же холодильнику Пельтье. К температуре это отношения не имеет.
Навесьте на горячий спай элемента Пельтье эффективный чёрный радиатор и поместите в вакуум, и, наверное, холодный спай можно будет охладить до температуры меньшей, чем окружающая. За счёт теплового излучения радиатора на горячем спае и энергии света.
Вот только в этом процессе нужно сбрасывать излучением избыточную энтропию. Если у вас облучение монохроматическим светом, и рассеивается тот же монохроматический свет, только более интенсивный, то не вижу, куда при этом ваша система будет отдавать избыток энтропии.