Non-invasive single-shot 3D imaging through a scattering layer using speckle interferometry
通过复杂散射介质的光学成像是在许多研究领域具有重要应用的主要技术挑战之一，所述研究领域包括生物医学成像、天文数字复制和空间复用光通信。虽然最近已经提出了各种方法来成像通过混浊层，他们都局限于二维成像。在这里，我们提出并实验证明了一种方法，用于隐藏在不透明散射层后面的物体的三维单次拍摄成像。我们证明，在适当的条件下，它是可能的执行三维成像，以重建位于不同深度的物体的复振幅。
2015-11-15 physics.optics
Shot noise limited interferometry for measuring classical force
提出了一种利用电磁感应透明现象测量经典力的干涉测量技术。通过测量干涉仪输出处的相位来估计经典力。所提出的测量机制满足量子非破坏测量条件，导致反作用规避。进一步导出了干涉仪中热噪声可忽略的充分条件。由于没有反作用噪声和热噪声，该技术的灵敏度仅受散粒噪声的限制。
2018-07-25 physics.optics quant-ph
Real-Time Optical Time Interpolation Using Spectral Interferometry
提出了一种简单的光谱干涉法全光时间内插方案，该方案原则上能够进行单次测量。在该方法中，光定时脉冲的到达时间通过交叉相位调制被编码到时间展宽的超连续谱中。概念验证测试设置指向飞秒级绝对计时能力，仅对现代光学钟表进行微小添加。
2022-04-20 physics.optics
Simplified Chirp Characterization in Single-shot Supercontinuum Spectral Interferometry
单次超连续谱干涉测量（SSSI）是一种可以测量复折射率中的超快瞬态的光学技术。该方法使用啁啾超连续谱参考/探测脉冲，其需要在使用之前被预先表征。常规地，这些脉冲的光谱相位（或啁啾）可以从在相对于泵浦诱导调制的各种时间延迟处进行的一系列相位或光谱测量来确定。在这里，我们提出了一种新的方法来简化这一过程，并从最少2个快照在不同的泵浦探测延迟的参考/探测脉冲的特征三阶色散。或者，在没有任何预表征的情况下，我们的方法可以从2个时间延迟快照中检索未扰动和扰动的参考/探测相位，包括泵浦诱导调制。从数值模拟，我们表明，我们的检索算法是强大的，即使有2个快照，可以达到很高的精度。无需对仪器进行任何修改，我们的方法可以很容易地应用于任何使用SSSI的实验。
2018-06-04 physics.ins-det physics.optics
Self-referenced characterization of space-time couplings in near single-cycle laser pulses
本文报道了利用自参考单次激发方法研究770 nm亚2周期高能激光脉冲的时空耦合特性。使用空间编码的安排过滤器为基础的光谱相位干涉直接电场重建（SEA-F-SPIDER），我们的特点是几个周期的脉冲与波前旋转2.8倍？10^11转/秒（每半周期1.38 mrad），脉冲前沿倾斜范围为-0.33 fs/um至-3.03 fs/um。
2016-02-27 physics.optics
Chirp-compensated pulsed titanium-sapphire laser system for precision spectroscopy
利用腔内电光调制器对窄带脉冲钛宝石激光系统进行了主动频率啁啾补偿，提高了系统的光谱分辨率和稳定性。参考光学频率梳和进一步的残余频率啁啾检测从拍摄到拍摄的测量，所得到的激光脉冲的频率上转换的高精度光谱测量在VUV制度，其中由于频率啁啾的相对不确定性的贡献被推到$5 \times 10^{-11}$的水平。
2021-12-23 physics.optics
Ultrashort pulse characterization by spectral shearing interferometry with spatially chirped ancillae
我们报告了一个新版本的光谱相位干涉直接电场重建（SPIDER），它使一致性检查，通过同时采集多个剪切，并提供了一个简单而精确的校准方法。通过将测试脉冲与两个空间啁啾的辅助场混合，我们生成了一个单次拍摄的干涉图，其中包含多个剪切，测试脉冲的光谱振幅和参考相位，这对于宽带脉冲是准确的。所有校准参数-剪切、上变频频率和参考相位位置-都可以从单个校准迹线准确获得。
2009-08-09 physics.optics
Self-referenced Spectral Interferometry for Single-shot Characterization of Ultrashort Free-electron Laser Pulses
本文提出基于自参考光谱干涉测量的方法，可在时间域和光谱域单发重建超短自由电子激光脉冲，并通过原理验证实验证明其误差仅为百分之几，为X射线FEL阿秒脉冲完整表征开辟新途径。
2023-04-14 physics.acc-ph physics.optics
High-Resolution Quantum Cascade Laser Dual-Comb Spectroscopy in the Mid-Infrared with Absolute Frequency Referencing
量子级联激光器（QCL）频梳以其高亮度和快速时间分辨率彻底改变了中红外（MIR）光谱学，并且是一种非常有前途的完全集成且具有成本效益的传感器技术。对于其他集成梳状光源，如微梳和带间级联激光器，QCL具有几GHz的梳间距，这足以测量宽吸收结构，通常在液体或固体样品中发现。然而，高分辨率气相光谱需要光谱交错和频率校准。我们开发了一种频率校准方案，用于快速交错测量，具有多GHz间隔的梳齿。然后，我们证明了双梳光谱与600 kHz的精度在单次拍摄54毫秒测量超过40厘米$^{-1}$使用两个QCL在7.8 $\mathrmμ$ m。这项工作是一个重要的贡献，快速指纹的复杂分子混合物中的MIR。此外，校准方案可以与用于光谱和测距的微梳一起使用，在梳扫和梳校准设置中。
2022-05-06 physics.ins-det physics.optics
Spectral-gap immune characterization of electric fields
合成光源需要可靠的诊断，以有效地应用于亚飞秒控制和探测。然而，常用的自参考技术的脉冲场表征失败的存在下，宽的光谱间隙，而直接采样方法仅限于高强度。在这里，我们介绍了一种新的方法标记的频谱间隙免疫特性的电场（SPICE），它克服了这些障碍，通过多光谱剪切干涉，使用一个未知的参考和重建算法，利用这种冗余信息，同时重建的参考和测试脉冲的高精度和准确度。我们设想，这种技术将有助于促进宽带源的新应用。
2017-11-07 physics.optics
Hybrid SU(1,1) interferometry in optomechanics
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）；Department of Physics, Paderborn University（帕德博恩大学物理系）
该研究提出一种混合光学机械干涉仪，利用机械模式与光场的连续相互作用实现亚射线噪声相位检测，克服热噪声和光学损耗。
2025-09-26 physics.optics quant-ph
Kerr-induced In-line Interferometry for Ultra-sensitive Phase-Contrast Imaging
Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Institute of Applied Optics and Biophysics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用光学与生物物理研究所）
本文提出了一种无需参考的 inline 相位恢复技术，用于直接从光谱测量中获取光脉冲中 abrupt 相位转变的相位信息，通过 Kerr 介导的干涉效应，实现了高灵敏度的相位测量，并展示了其在光学通信、信息处理和高吞吐量相位成像中的应用前景。
2026-06-04 physics.optics
Michelson interferometry with quantum noise reduction
本文提出并实现了一种能将噪声降低到亚散粒噪声级的迈克耳孙干涉仪。对单个信号光束进行多次测量，光的量子特性在这种干涉测量的原理中起着至关重要的作用。该方法利用光的相干态，只需对标准的迈克耳孙干涉仪作简单的修改。用这种方法测量了液体的表面起伏谱，其幅度低于散粒噪声水平。从流体动力学的考虑得出的光谱与水的观测结果吻合得很好。然而，对于石油，在高频（$\gtrsim1\,$ MHz）下观察到轻微的偏差，这可能表明其更复杂的基本物理特性。测量所需光功率相对较低，时间较短，因此具有广泛的适用性。
2012-06-18 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Deterministic generation of single soliton Kerr frequency comb in microresonators by a single shot pulsed trigger
克尔孤子频率梳产生在单片微谐振器最近引起了极大的兴趣，因为它使芯片级的几个周期的脉冲产生在微波速率与平滑的倍频程跨越频谱的自参考。这种通用平台在双梳光谱学、低噪声光频率合成、相干通信系统等方面有着重要的应用。然而，在微谐振器中直接且确定性地产生和维持单孤立子状态仍然具有挑战性。在本文中，我们提出并从理论上证明了单孤子克尔频率梳的激发连续波驱动的非线性微腔与脉冲触发种子。与目前报道的大多数频率调谐方案不同，我们证明了一个充满活力的Single Shot脉冲可以确定性地触发单孤子态，而不会经历任何不稳定或混沌状态。泵浦频率和腔谐振都不需要调谐。所产生的锁模单孤子克尔梳是鲁棒的，对扰动不敏感。即使当考虑到由腔内光的吸收引起的热效应时，所提出的单脉冲触发方法仍然有效，而不需要任何热补偿装置。
2018-02-06 physics.optics
Single Shot Amplitude and Phase Characterization of Optical Arbitrary Waveforms
利用时间选通双正交光谱干涉技术，首次实现了对10 GHz频率梳产生的~ 1 THz带宽光学任意波形的光谱幅度和相位的单次测量，在100 ps的记录长度上获得了1 ps的时间分辨率。当波形合成操作以梳的重复率更新时，单射表征变得特别相关，从而允许创建潜在无限记录长度的波形。我们首先展示了明确的Single Shot检索使用快速更新的波形。然后，我们对通过逐行脉冲整形生成的静态用户定义波形进行额外的单次测量。
2009-08-01 physics.optics
Single-shot Kramers-Kronig complex orbital angular momentum spectrum retrieval
轨道角动量（OAM）谱诊断是各种基于OAM的系统的基本构建块。其中，简单的同轴干涉测量可以在几次激发中恢复复杂OAM光谱的幅度和相位信息。然而，由于测量中固有的信号-信号差拍干扰，其单次激发检索仍然是虚幻的。在这里，我们将相干通信中的Kramers-Kronig（KK）接收器的概念引入OAM领域，从而实现严格的单次OAM频谱测量。本文详细介绍了KK法的工作原理和要求，并应用该技术对各种特征OAM状态进行了精确测量。此外，我们讨论了载波信号功率比和严格检索所必需的采样点的数量的影响，并评估了一个大的随机OAM频谱和高维空间的性能。单次KK干涉测量显示了实时表征复杂OAM状态的巨大潜力。
2022-06-26 physics.optics
Shot noise limited characterization of femtosecond light pulses
在飞秒或阿秒时间尺度上用光探测物理系统的演化需要超短光脉冲的精确表征。这种脉冲的时间分布通常通过利用光学非线性的方法来检索，这需要显著的信号功率并且在有限的光谱范围\cite{Trebino_Review_of_Scientific_Instruments97,Walmsley_Review_09}中操作。我们提出了一种线性自参考表征技术的基础上的脉冲光谱分量的时域本地化，在单光子制度。光谱切片的精确定时是用标准单光子探测器实现的，使得该技术适用于从近红外到深紫外的任何光谱范围。使用探测电子学与约$70$ ps响应，我们检索的时间轮廓的皮瓦脉冲训练与$\sim10$ fs分辨率，设置一个新的规模的灵敏度在超短脉冲表征。
2010-07-31 physics.ins-det physics.optics
Multi-mode Heterodyne Laser Interferometry Realized via Software Defined Radio
针对光谱烧孔（SHB）面临的激光功率受限导致散粒噪声高的问题，开发了基于开源软件定义无线电平台的多模外差激光干涉方案，实现多光频模式的产生、检测与分离，通过多模平均降低散粒噪声，提升低光功率干涉测量的噪声性能。
2023-10-05 physics.ins-det physics.optics
Wide-spectrum optical synthetic aperture imaging via spatial intensity interferometry
使用越来越大的孔径和越来越短的波长来实现高分辨率成像。光学孔径合成是天文学中一种重要的高分辨率成像技术。传统的长基线振幅干涉测量易受不可控制的相位起伏的影响，并且技术难度随着波长的减小而迅速增加。受HBT实验启发的强度干涉测量法基本上对相位波动不敏感，但具有窄光谱带宽，这导致缺乏检测灵敏度。在这项研究中，我们提出了基于空间强度干涉的光学合成孔径成像。这不仅在Single Shot中实现了衍射受限的光学孔径合成，而且能够实现具有宽光谱带宽的成像。该方法对子孔径之间的光程差不敏感。仿真和实验表明，在光谱宽度为100 $nm$的可见光中，子孔径间最大光程差达到$69.36λ$，通过空间强度干涉实现了光学孔径合成衍射极限成像。该技术有望为光学波长下超长基线的光学孔径合成提供解决方案。
2022-12-02 astro-ph.IM physics.optics
Single photon zeptosecond interferometry
University of Connecticut（康涅狄格大学）；Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）
本研究通过单光子泽秒干涉仪实现高精度相位锁定，展示了在极紫外领域的新应用和潜在影响。
2026-01-14 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.optics
Quantum interferometry with binary-outcome measurements in the presence of phase diffusion
在量子增强干涉测量中，最佳的测量方案和有效的数据处理是非常重要的。在这里，我们证明，对于一般的二进制结果测量，最简单的数据处理的基础上反转的平均信号可以饱和的Cramér-Rao界。该想法通过二元结果零差检测、奇偶光子计数（即，奇偶检测）和零-非零光子计数，这些方法在相干光马赫-曾德尔干涉仪中实现了超分辨干涉条纹和散粒噪声限制的灵敏度。在这些二元结果测量相扩散的作用进行了研究。我们发现，扩散降低条纹分辨率和可实现的相位灵敏度。我们的分析结果证实，零-非零计数可以产生比奇偶校验检测的灵敏度稍好，如在最近的实验中所示。
2014-07-09 physics.optics quant-ph
Free-space propagation of spatio-temporal optical vortices (STOVs)
时空光学涡旋（STOVs）是一种在时空中具有光学相位环流的新型光学轨道角动量（OAM）。在以前的工作[N。Jhajj等人，Rev X 6，031037（2016）]，我们证明了STOV是一种普遍的结构，它来自于自聚焦坍缩的停滞，导致材料介质中的非线性自导向。在这里，我们演示了线性生成和传播的STOV携带脉冲在自由空间中。我们的测量和模拟表明，STOV调解的时空能量流的脉冲和维护的OAM在时空。单次振幅和相位图像的STOVs采取使用一种新的诊断，瞬态光栅单次超连续谱干涉术（TG-SSSI）。
2020-01-02 physics.optics
Mode locking by phase-sensitive amplification
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；University of Lille, CNRS, UMR 8523 PhLAM（里尔大学，法国国家科学研究中心，UMR 8523 光子与激光联合实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究在连续泵浦振荡器中实现相位敏感锁模，利用克尔效应与腔失谐将泵浦参考参量增益转化为功率鉴别器，使脉冲振幅选择与光相位参考由同一相干非线性反馈实现，为锁模技术提供新机制。
2026-10-14 physics.optics
Shot-noise-limited emission from interband and quantum cascade lasers
本研究针对中红外量子级联与带间级联激光器的强度噪声特性，对比3种4.5μm室温连续波器件的电光特性与噪声模式，明确其散粒噪声限制工作情况，为高精度传感、量子光学等应用提供支撑。
2024-09-19 physics.optics
The coherent artifact in modern pulse measurements
我们使用频率分辨光门（FROG）和光谱相位干涉直接电场重建（SPIDER）模拟了不稳定超短脉冲序列的多次强度和相位测量。这两种技术都不能揭示脉冲结构。FROG产生平均脉冲持续时间，并通过显示测量和检索的轨迹之间的不一致来表明不稳定性。SPIDER低估了平均脉冲持续时间，但检索了正确的平均脉冲频谱相位。分析计算证实了这一行为。
2012-04-19 physics.optics
DeepBessel: deep learning-based full-field vibration profilometry using single-shot time-averaged interference microscopy
Warsaw University of Technology, Institute of Micromechanics and Photonics（华沙理工大学微机械与光子学研究所）
DeepBessel通过深度学习方法提升单次时间平均干涉显微镜的振动测量精度，减少传统方法的重建误差，为MEMS/MOEMS应用提供新的光学计量解决方案。
2026-01-07 physics.optics
Complex interferometry of magnetized plasma: accuracy and limitations
由高能激光辐射产生的膨胀激光等离子体具有高热和磁场能量密度。这种等离子体的表征是具有挑战性的，但需要了解其物理行为。在用于等离子体诊断的所有标准实验技术中，经典干涉测量法是最方便、信息量最大和最准确的方法之一。试图从每个单个激光发射中提取更多信息已经导致复杂干涉测量的发展，其在某些处理下允许仅使用一个数据对象来重建等离子体电子密度和磁场强度分布。然而，诊断的复杂性和普遍性的增加需要更详细的分析提取的值和它们的精度。本文从基本原理出发，追溯主要误差源，最后给出等离子体密度和磁场分布的一般分析，并给出误差条。使用合成配置文件使分析通用，虽然我们在附录中提出了一个真实的实验数据的例子。
2021-03-01 physics.data-an physics.ins-det physics.optics
Unconditional violation of the shot noise limit in photonic quantum metrology
干涉相位测量广泛用于精确确定长度、速度和材料特性等量。在没有量子相关的情况下，使用$n$光子可实现的最佳相位灵敏度$Δφ$是散粒噪声极限（SNL），$Δφ=1/\sqrt{n}$。量子增强计量承诺更好的灵敏度，但尽管理论上的建议可以追溯到几十年前，使用光子（即确定的光子数）量子态的测量还没有真正超过SNL。更确切地说，所有这些演示-通过贴现光子损失，探测器效率低下，或其他缺陷-只考虑了所使用的光子的一个子集。在这里，我们使用一个超高效率的光子源和探测器进行无条件的纠缠增强光子干涉。采样的双折射相移，我们证明精度超出SNL没有人为校正我们的结果的损失和缺陷。我们的研究结果使量子增强相位测量在低光子通量和打开大门，下一代光学量子精密测量的进步。
2018-06-22 physics.optics quant-ph
A Simple Phase Retrieval Algorithm from a Single Shot Interferogram
传统的相移干涉技术不能用于测量时变相位分布。但Single Shot技术可以解决这个问题。人们对从Single Shot干涉图中恢复相位的方法做了大量的研究。本文提出了一种简单而有效的方法，无需复杂的计算。利用查表法将干涉条纹转换为相位分布。然后根据每个像素的奇偶性将其划分为不同的区域。相同区域中的像素具有相同的奇偶性，这决定了包裹相位。此外，还得到了局部波前的光斑位移，从而解决了全局符号模糊问题。理论模拟结果表明，波前误差的PV值为0.00054（λ），均方根值为0.000125（λ），比快速傅里叶变换法的结果好得多。我们还将其用于实验测量的干涉图中。该算法具有简单、精度高、对开放和封闭干涉条纹均有效等优点，对光学元件加工过程中的实时形貌监测具有重要的应用价值。
2020-03-24 physics.ins-det physics.optics
Broadband heterodyne interferometry with a chirped femtosecond laser in the H-band
Université côte d’azur, CNRS, Institut de Physique de Nice (INPHYNI)（尼斯蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、尼斯物理研究所）
该研究提出一种基于啁啾飞秒激光的宽带外差干涉架构，利用光谱复用与数值相关技术提升信噪比，可实现J+H波段高分辨率光谱成像，为天文干涉测量提供了新方案。
2026-08-31 astro-ph.IM physics.optics
Mean Gradient Descent: An optimization approach for single-shot interferogram analysis
从单次激发的干涉图样中恢复复杂物波是干涉计量学和数字全息术中的一个重要实际问题。最常用的单次激发干涉图分析方法是对干涉图交叉项进行傅里叶滤波，但这种方法分辨率很低。为了获得全像素分辨率，有必要将物波恢复建模为优化问题。优化方法通常涉及最小化由数据一致性项和一个或多个约束项组成的代价函数。尽管其潜在的性能优势，这种方法没有被广泛使用，由于一些繁琐和困难的任务，如经验调整的自由参数。本文提出了一种新的优化方法--平均梯度下降法（MGD），该方法简单易行，不需要任何自由参数。MGD迭代并不试图实现任何代价函数的最小化，而是旨在达到数据一致性和约束项相互平衡的解点。这是通过在平分与误差和约束项相关联的下降方向的方向上迭代地推进解来实现的。数值例子显示恢复一个阶跃相位对象从其相应的离轴以及轴上的干涉图模拟与多个噪声水平。我们的研究结果表明，从恢复相位阶跃和优异的均方根相位精度相对于地面实况相位图明显的全像素分辨率。这里提出的MGD的概念可以潜在地应用于更广泛的优化问题。
2019-06-27 eess.IV physics.optics
Novel techniques of imaging interferometry analysis to study gas and plasma density for laser-plasma experiments
本文提出基于机器学习的干涉图分析新技术，用于快速、自动化测量激光-等离子体实验中的气体与等离子体密度，以支持高重复频率运行。
2025-09-02 physics.data-an physics.optics physics.plasm-ph
Single-shot pulse retrieval of femtosecond bright squeezed vacuum
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Solid State Institute（固态研究所）；Helen Diller Quantum Center（海伦·迪勒量子中心）；The Russell Berrie Nanotechnology Institute（罗素·贝里纳米技术研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich–Alexander Universität Erlangen–Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学）
通过单次光谱干涉测量，恢复飞秒明亮压缩真空的时域和频域脉冲特性，揭示其平均脉宽27.2 fs、脉宽波动5.5 fs及π rad随机相位模糊性，证明其在阿秒亚周期超快电子动力学计量中的潜力。
2025-09-22 physics.optics quant-ph
