Hard X-ray optics simulation using the coherent mode decomposition of Gaussian Schell model
采用基于高斯-谢尔模型相干模分解和波前传播的新方法，模拟了部分相干同步辐射源硬X射线光束的传输。我们研究了光束的相干特性和强度分布是如何通过光学元件的传播而改变的。在这里，我们模拟和分析的部分相干辐射通过一个理想的狭缝传输。我们首次模拟了用这种新方法聚焦部分相干同步硬X射线光束。与传统的假设光源为完全相干点光源或完全非相干点光源的方法相比，该方法更为合理，并能较好地反映出聚焦光束的相干特性。对双缝实验进行了数值模拟，模拟结果验证了理论分析的正确性。
2013-05-29 physics.acc-ph physics.optics
Evaluation of Twisted Gaussian Schell Model beams produced with phase randomized coherent fields
扭曲高斯-谢尔模型描述了一类部分相干光束，它们具有一些有趣的特性，因此在经典光学和量子光学中引起了人们的注意。最近的技术已经被证明使用离散的一组“伪模式”从相干源合成这些光束，其中每个模式的相位被随机化，使得它们互不相干。在这里，我们研究这种技术，并评估所产生的光束参数，如发散度，相干长度和扭曲相位。我们表明，对于一组有限的模式也有一些残余的相干性，这可以有一个可观察到的效果。建立了包含残余相干性的输出场理论模型，该模型与实验数据非常吻合。此外，我们还提出了一种利用双缝干涉测量扭转相位的简单方法。
2022-06-06 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Second-order moment equivalence of twisted Gaussian Schell model beams and orbital angular momentum eigenmodes
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Universidad del Bío-Bío（比奥比奥大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
研究揭示了任意圆对称相干轨道角动量本征模与扭曲高斯舍尔模型光束的二次矩矩阵具有相同形式，为不同光束家族的参数对应提供了直接识别方法。
2026-05-14 physics.optics quant-ph
Coherence properties of focused X-ray beams at high brilliance synchrotron sources
提出了一种描述部分相干X射线聚焦光束特性的解析方法。该方法是基于统计光学的结果，并给出了光束的大小和横向相干长度在任何距离后的光学元件。特别是，在这里我们考虑高斯谢尔模型光束和薄的光学元件。讨论了聚焦元件的非相干和完全相干照明的极限情况。光束定义孔径的效果，通常用于在同步辐射源，以提高横向相干性的聚焦元件相结合，也进行了详细分析。以PETRA Ⅲ同步辐射光源为例，分析了复合折射透镜焦区的相干特性。
2013-06-15 physics.optics
Partially coherent beam: Theory and simulation
本文介绍部分相干光束理论，通过模态分解生成光束，并提供模拟与分析指南，以高斯-谢尔模型光束为例说明方法。
2024-03-14 physics.optics
Propagation of a Gaussian Wigner Function Through a Matrix-Aperture Beamline
本文研究高斯维格纳函数在含硬边孔径的矩阵孔径束线中的传播问题，提出高斯孔径概念并构造远场维格纳函数的高斯近似方法，为同步辐射和X射线自由电子激光束线提供包络模型基础。
2024-06-11 physics.acc-ph physics.optics
Partial coherence and coherence length in StimPDC
在参量下转换中，非线性晶体被激光泵浦，并且根据相位匹配条件在信号和空闲模式下发生自发发射。如果在它们之间存在模式重叠，则种子激光器可以激发信号光束中的发射。这也增强了空闲光束中的发射，影响其相干特性。虽然已经研究了闲频场的相干度作为种子功率的函数，但是还没有适当地研究横向相干长度。例如，横向相干长度是确定光束发散度的光束的关键参数。本文对受激下转换中的横向相干长度进行了理论和实验研究。此外，我们还将受激下转换和部分相干源（如高斯谢尔模型光束）联系起来，并指出一般情况下，闲频光场不能用该模型来描述。
2023-03-30 physics.optics
Low coherence-induced resonance in double-layer structures having parity-time symmetry
在空间频率图象下，利用二阶经典相干理论，导出了高斯-谢尔光束入射到任意分层介质结构上的透射率$T$和反射率$R$的简单公式。的形式主义是适用于一个特定的结构组成的双层，平衡的增益和损耗，满足奇偶时间对称条件。结果表明，具有低程度的空间相干性的源，在波长的顺序上，可以引起大的共振峰的透射和反射振幅。共振峰随着空间相干性的增加而消失。
2021-01-11 physics.optics
Entanglement and Complete Positivity: Relevance and Manifestations in Classical Scalar Wave Optics
随着量子信息科学的发展，态的纠缠度和映射的完全正性在物理学上具有重要意义。然而，当涉及复线性（希尔伯特）空间的张量积时，它们在数学上是相关的。我们提出这样的情况下，在经典的标量傍轴波动光学，这些概念发挥作用：相干和部分相干高斯光束的传播特性;和扭曲高斯谢尔模型（TGSM）光束的家庭的定义和可分性。在前者中，所投射的一维光束的宽度的演化被示出为在二维振幅中的纠缠的签名。在后者中，部分转置操作被视为解释TGSM光束的关键属性。
2017-10-03 physics.optics quant-ph
Spatial coherence of fields from generalized sources in the Fresnel regime
除了最简单的情况之外，在所有情况下都缺乏在菲涅耳区中传播的部分相干场的空间相干性的解析表达式，并且菲涅耳变换的计算通常需要繁琐的数值积分。在这里，我们提供了一个封闭形式的近似公式的情况下，通过调制由高斯-壳源模型与分段常数传输函数，可用于模拟场的相互作用与对象和孔径产生的场的广义源。该公式的特征的相干函数的高斯-谢尔光束在自由空间中传播的相干性和一个乘法项捕获的相互作用与传输函数。这种近似在光束的强度宽度远大于调制透射函数的温和假设下的相干宽度的情况下成立。推导出的广义源公式为研究相干测量场景重建的逆问题奠定了基础。
2018-03-08 physics.optics
Time-to-space ghost imaging with classical light
University of Eastern Finland（东芬兰大学）；Tianjin University of Technology（天津工业大学）；Ulm University（乌尔姆大学）
本文提出利用时域相关光束实现时空物体空间成像，通过衍射光栅和空间光调制器生成部分相干光源，分析了系统的时间分辨率受激光脉冲持续时间和空间光调制器横向相干长度限制，可达亚皮秒量级。
2026-04-29 physics.optics
Theoretical Analysis of the Coherence Properties of a Grating
本文理论分析X射线经VLS光栅后焦平面的空间相干性，揭示带宽导致的空间-频率耦合效应，并推导部分相干高斯Schell模型及狭缝单色仪条件下的相干度表达式。
2024-09-06 physics.optics
Hidden transverse-flow topology in partially coherent structured light
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
该研究发现部分相干结构光可编码隐藏横流拓扑，通过构建广义横通量等方法，揭示两类光束的隐藏拓扑，表明交叉谱密度含有的物理信息不止强度与相干度。
2026-08-18 physics.optics quant-ph
Partially coherent conical refraction
本文利用统一的光学相干理论，将近轴圆锥折射模型推广到部分相干光的情形。我们证明了圆锥折射关联函数的高斯谢尔模型源到众所周知的圆锥折射相干模式的分解。假设输入光束的电场相位是随机的，我们重新表述并大大简化了严格的锥形折射理论。这种方法使我们能够以与相干辐射的经典情况完全相同的方式来考虑光通过锥形折射晶体的传播。有了这个在手，我们推导出在焦平面和远场，这使我们能够解释和严格证明早期的实验结果和预测新的现象的锥形折射强度。最后包括锥形折射环宽度变窄、Lloyd平面内的暗Poggendorff环消失以及低相干锥形折射光的拉曼光斑移动等违反直觉的效应。我们还证明了锥形折射锥的相干度对输入相关长度的普遍幂律依赖性和低相干锥形折射光在远场的无衍射传输。
2022-05-11 physics.optics
Transverse coherence properties of X-ray beams in third-generation synchrotron radiation sources
本文介绍了波荡器辐射源空间相干性的完整理论。目前的相干特性的估计往往假设波荡器源是准均匀的，像热源，并依赖于应用范西特-泽尼克定理计算的程度的横向相干。当处理第三代光源时，这样的假设是不够的，因为电子束的垂直（几何）发射度与跨越四个数量级（从0.1埃到10^3埃）的非常宽的光谱间隔中的辐射波长相当或甚至小得多。有时，在统计光学中广泛用于描述部分相干源的所谓高斯-谢尔模型被用作准均匀模型的替代。然而，正如我们将证明的那样，该模型未能正确地描述来自非均匀波荡器源的X射线束的相干特性。因此，需要进行更严格的分析。我们提出了一种技术，统计光学和傅立叶光学的基础上，明确计算的交叉谱密度的波荡器源在最一般的情况下，在任何位置后的波荡器。我们的理论，使一致使用无量纲分析，允许相对容易的治疗和物理理解的参数空间的许多渐近线，连同它们的适用范围。特别强调的是渐近的情况下，水平发射度远大于辐射波长，垂直发射度是任意的。这种情况实际上与第三代同步辐射源有关。
2008-01-29 physics.acc-ph physics.optics
Single-shot spatial coherence of a plasma based soft X-ray laser
本文提出一种基于非冗余二元透射掩模远场衍射的软X射线单次曝光空间相干性测量新方法，无需对强度分布或相干度模型作先验假设，实验验证了激光驱动Zn等离子体软X射线激光单脉冲相干函数的强不对称性，挑战了旋转不变的Gaussian-Schell模型。
2023-05-22 physics.optics
Stimulated Parametric Down-Conversion: From Foundational Coherence to Structured Light Applications
Instituto Federal de Mato Grosso（马托格罗索联邦学院）；Departamento de Física, Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学物理系）；Universidad de Concepción（孔塞普西翁大学）；Millennium Institute for Research in Optics, Universidad de Concepción（孔塞普西翁大学光学研究千年研究所）
本综述揭示受激参量下转换中闲频光与泵浦场和种子复共轭的点积关系，统一解释图像转移、相位共轭、轨道角动量守恒及矢量涡旋光束处理，并探讨其作为工具及量子区域应用。
2026-10-05 physics.optics quant-ph
