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Kerr诱导的 inline 干涉度量用于超灵敏相位对比成像

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）

Glitta R. Cheeran, Mehmet Müftüoğlu, Sobhi Saeed, Bennet Fischer, Mario Chemnitz

备注：
16 pages, 6 figures
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AI总结：

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。

摘要：

测量光的相位对于光学成像、传感和信号处理应用都是基础性的。传统光学相位测量依赖于多路径配置、笨重的干涉仪设置和计算密集型的数据管道，限制了可扩展性、鲁棒性和实用性。我们介绍了一种技术，允许在光谱测量中直接进行参考自由的 inline 相位恢复，用于光脉冲中的 abrupt 相位转变。理论、模拟和实验共同解释了这种效应是由于 Kerr 介导的干涉作用，即投影的线性波分量与高强度残余相位改变脉冲之间的干涉。利用这一现象，我们展示了算法自由的相位测量，灵敏度达到 π/385，信号在 80 MHz 速率和 50 pJ 脉冲能量下达到 13 dB 以上的噪声水平。这种方法为利用飞秒脉冲作为宽带数据载体用于光学通信、信息处理和直接高吞吐量相位成像提供了新的途径。

英文摘要：

Measuring the phase of light is fundamental to optical imaging, sensing, and signal processing applications. Conventional optical phase measurements rely on multipath configurations, bulky interferometric setups, and computationally intensive data pipelines, limiting scalability, robustness, and practicality. We introduce a technique that allows for reference-free in-line phase retrieval of abrupt phase transitions in optical pulses directly from spectral measurements. Theory, simulations, and experiments concurrently explain the effect as a result of a Kerr-mediated interference between a projected linear wave component and the high-intensity residual of the phase-altered pulse. Utilizing this phenomenon, we demonstrate algorithm-free phase measurements of up to π/385 sensitivity and shot-to-shot signal prominence at 13 dB above noise at 80 MHz rates and 50 pJ pulse energies. This approach offers new paths toward the use of femtosecond pulses as broadband data carriers for optical communications, information processing, and direct high-throughput phase imaging.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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