Optical focusing inside scattering media with time-reversed ultrasound microbubble encoded (TRUME) light
以可自由寻址的方式将光聚焦在散射介质内是具有挑战性的，因为散射光的波前是高度无序的。最近开发的超声引导波前成形方法正在解决这一挑战，尽管具有相对较低的调制效率和分辨率限制。在本文中，我们提出了一种新的技术，时间反转超声微泡编码（TRUME）的光学聚焦，这是能够聚焦光与提高效率和亚超声波波长的分辨率。该方法超声破坏微泡，并测量波前变化以计算和呈现用于聚焦的合适的时间反演波前解。我们证明了TRUME技术可以在气泡破坏部位产生尺寸约为2微米的光学焦点。由于非线性压力破坏响应，TRUME技术可以打破由超声焦点施加的可寻址焦点分辨率障碍。我们实验证明了2倍的可寻址的焦点分辨率的提高，在微泡聚集体目标。
2015-06-17 physics.optics
Coherent perfect absorbers for transient, periodic or chaotic optical fields: time-reversed lasers beyond threshold
近期作品[Y.D. Chong { \it等}，物理修订信函{ \bf 105}，053901（2010）; W. Wan { \it等人}，Science { \bf 331}，889（2011）]已经表明，在阈值处的激光发射的时间反转过程实现了相干完美吸收体（CPA）。在CPA中，具有特定耗散程度的光学腔中的损耗介质（其模量等于激光介质的增益）可以完美地吸收离散频率处的相干光波，所述离散频率是激光模式的时间反演对应物。在这里，时间反转的激射和CPA的概念被扩展为由在任意（并且通常高度非线性）制度中操作的激光器发射的光辐射，即用于瞬态、混沌或周期性相干光场。我们证明，任何电磁信号$E(t)$所产生的激光系统\textbf{S}工作在任意制度可以完全吸收CPA设备$\bf{S'}$，这是简单地实现内置\textbf{S}的宽带线性吸收器（衰减器）的适当的透射率。作为例子，我们讨论了CPA设备，完全吸收混沌激光信号和调频光波。
2012-05-23 physics.optics
Time-reversed photoacoustic guided time-reversed ultrasonically encoded optical focusing
深层组织光学成像是一个长期存在的挑战，受到散射的限制。基于时间反转超声编码（TRUE）光学聚焦的波前整形技术利用超声聚焦作为“引导星”，其散射比生物组织中的光小得多。然而，传统的TRUE受到超声聚焦面积和压力标记效率的限制，特别是在声学非均匀介质中。即使是迭代TRUE的改进版本也需要大量的时间消耗，这限制了TRUE的应用。针对这一问题，提出了一种时间反转光声波引导的时间反转超声编码（TRPA-TRUE）光学聚焦方法，该方法将时间反转光声信号引导的超声聚焦与光学相位共轭（OPC）对扩散相干光的超声调制相结合，实现了光在散射介质中的动态聚焦。仿真结果表明，与传统的TRUE方法相比，该方法的聚焦精度有了显著提高，更适合于经颅光学聚焦等存在严重声学失真的实际应用。
2020-12-08 physics.bio-ph physics.optics
Fast binarized time-reversed adapted-perturbation (b-TRAP) optical focusing inside scattering media
光散射通过阻止聚焦而抑制生物组织内部深处的高分辨率光学成像、操纵和治疗。为了形成深焦点，已经开发了打破光学扩散限制的波前成形和时间反转技术。对于体内应用，这种聚焦必须提供高增益、高速度和大量空间模式。然而，以前的技术都不能同时满足这些要求。在这里，我们克服了这一挑战，通过快速测量扰动光场在一个单一的相机曝光，然后自适应时间反转的相位二值化扰动。因此，相位共轭波前在一毫秒内合成，比数字记录短两个数量级。我们演示了动态散射介质中的实时聚焦，并将激光散斑衬度成像扩展到新的深度。快速响应、高增益和大模式数的前所未有的组合使这项工作朝着体内深层组织光学成像、操纵和治疗迈出了一大步。
2015-06-02 physics.optics
Tracking and imaging of dynamic objects in scattering media by time-reversed adapted-perturbation (TRAP) optical focusing
由于其潜在的广泛应用，在散射介质内引导光传播的能力长期以来一直受到追捧。为了在散射介质中形成光学焦点，唯一可行的策略是通过使用植入或虚拟引导星来引导光子。然而，所有这些导航星都必须通过侵入或物理接触的方式在外部引入，这限制了它们的应用范围。在这里，我们通过采用内在动力学作为引导星来聚焦散射介质内的光。通过自适应地对散射光的扰动分量进行时间反转，我们将光集中到扰动的原点，在那里介电常数自发地变化。我们展示了动态光聚焦到移动目标和成像的时变物体被高度散射的介质，没有侵入性和物理接触。预期的应用包括与飞机或卫星的全天候光学通信，在浓雾中跟踪车辆，以及肿瘤中血管生成血管的成像和光消融。
2014-04-29 physics.optics
Time-reversed two-photon interferometry for phase super-resolution
在非平衡迈克耳孙干涉仪中，利用经典高斯激光脉冲实现了双光子相位超分辨。我们的工作是用非平衡迈克耳孙干涉仪进行的时间反演的双光子干涉实验。测量的干涉图显示出双光子相位超分辨率，具有97.9% \pm 0.4%的高可见度。其相干长度约为输入激光脉冲的22倍。它是纠缠光子对的单光子和双光子相干长度之间的巨大差异的经典模拟。
2013-11-20 physics.optics quant-ph
Generation of transversely oriented optical polarization Möbius strips
我们报告了一种基于Richards-Wolf矢量衍射理论的时间反转方法，以产生横向取向的光学莫比乌斯带，该莫比乌斯带围绕垂直于光束传播方向的轴徘徊。多组偶极天线有目的地定位在y = 0平面中的规定轨迹上，并且辐射场由一个高NA物镜收集。通过以时间反演的方式发送辐射场的复共轭，计算聚焦场，并且可以定制轨迹上的光学偏振拓扑以形成规定的莫比乌斯带。该方法可以扩展到在聚焦区域的三维轨迹上构造各种偏振拓扑。控制光学偏振拓扑的能力可能会在纳米纤维、量子通信和光-物质相互作用中找到应用。
2021-03-29 physics.optics
Multi-slit time-reversed Young interference: source-space grating laws, quadratic-phase effects, and Talbot-like revivals
Binghamton University（宾汉姆顿大学）
本文研究了多缝时间反向杨氏干涉，揭示了源空间光栅定律、二次相位效应及Talbot-like复兴的物理机制，展示了多缝系统在源空间分辨与相位结构敏感性方面的独特性质。
2026-04-21 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Entropic Reciprocity in Time-Reversed Young Interferometry
Binghamton University（宾汉姆顿大学）
研究时间反演年轻干涉仪如何重组而非逆转光学熵，揭示其作为信息处理器的独特性。
2026-05-01 math.ST physics.data-an physics.optics
Coherent perfect absorption in a homogeneously-broadened two-level medium
在最近的工作中，已经相当普遍地表明，在阈值激光的时间反演过程实现了相干完美吸收体（CPA）。在CPA中，具有特定耗散度的光学腔中的损耗介质（其模量等于激光介质的增益）可以完美地吸收相干光波，所述相干光波是激光场的时间反演对应物。本文详细地研究了光腔中二能级介质的时间反演激光过程，导出了产生CPA的条件。结果表明，由于二能级介质的色散特性，精确的时间反演对称性被破坏，CPA发生的场的频率一般不同于激光模式的频率。此外，在一个大的合作参数的观察CPA的存在下的双稳态要求操作在上支的滞后周期。
2011-11-15 physics.optics
Ghost Diffraction in Time Domain: Two-Photon Reciprocal Two-Slit Diffraction-Interference
时间重影衍射（TGD）通过在互易双缝衍射（2SD）的配置中采用双光子互相关来观察，其中干涉条纹在光源侧而不是检测器侧上发展。为此，窄带混沌光源和选通检测器被用于在频率-时间域中，其分别在动量-空间域中模拟随机指向的非相干光源和静止针孔检测器。光谱条纹的可见度，严格遵循sinc函数的光谱带宽是明确的证据，合法的TGD条纹，由于双光子干涉发展，即使与经典的光。
2018-05-17 physics.optics
Differential source-basis encoding for superresolved parameter estimation in a time-reversed Young interferometer
Binghamton University（宾汉姆顿大学）
本文提出一种差分源编码协议，利用时间反转杨氏干涉仪实现局部参数估计，通过可编程测量基实现超分辨传感，对比了干涉梯度与非干涉差分传感的特性，展示了在特定条件下显著的测量优势。
2026-04-11 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Focusing Waves at Arbitrary Locations in a Ray-Chaotic Enclosure Using Time-Reversed Synthetic Sonas
时间反演方法在声学和电磁学中被广泛用于实现波的聚焦。典型的时间反转实验要求发射器最初存在于目标聚焦点处，这限制了该技术的应用。本文提出了一种利用数值计算的波激励信号将波聚焦在复杂封闭体内任意位置的方法。我们使用一个半经典的射线算法来计算的信号，将在一个收发器端口所产生的短脉冲在所需的目标位置的注入接收。然后将该信号的时间反转版本注入收发器端口，并在目标处创建短脉冲的近似重建。脉冲重建的质量以三种不同的方式量化，并且这些度量的值通过收发器和外壳中目标点之间的散射参数$|S_{21}|^2$的统计数据来预测。我们实验证明了该方法使用一个平面的微波台球和量化的重建质量作为外壳损耗，端口耦合和其他考虑的函数。
2016-04-13 nlin.CD physics.optics
Energy-band echoes: Time-reversed light emission from optically driven quasiparticle wavepackets
对量子态的任意控制是量子科学与技术的主要目标。著名的哈恩回声证实了这种基于时间反转过程的量子态控制。在这里，我们提出了一个不同的回声现象与量子多体系统中的能带结构。我们表明，准粒子波包的动力学可以通过驱动电场脉冲来逆转，当准粒子重组时，产生具有光激发脉冲的时间反转波形的回波。目前的回波不仅在带状绝缘体中观察到，而且在相关绝缘体中也观察到，包括莫特绝缘体和自发对称性破缺的电荷有序绝缘体，在一维和更高维的系统中，与模型的可积性无关。解析表达式揭示了回波出现的条件，并指出回波脉冲的频率反映了电子-空穴对、双光子-holon对、扭结-反扭结对等准粒子的色散关系。这些发现为量子多体系统中准粒子的全光动量分辨光谱学提供了一个框架。
2022-04-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.optics
Time-reversed magnetically controlled perturbation (TRMCP) optical focusing inside scattering media
操纵和聚焦生物组织和组织样复杂介质内部深处的光已经被期望很长时间，但被认为是具有挑战性的。一种可行的策略是通过光学波前工程，其中光学散射引起的相位失真被时间反转或预补偿，使得沿着不同光路行进的光子在散射介质内的目标位置处相长干涉。为了定义目标位置，需要内部导星来引导或提供波前工程的反馈。它可以被注入或嵌入探针，如荧光或非线性微球，超声调制，以及吸收微扰。在这里，我们建议使用一个磁控光学吸收微球作为内部导航星。利用数字光学相位共轭系统，通过对磁性微球微扰后的散射光进行时间反转，实现了散射介质中的光学聚焦。由于物体是磁性控制的，因此通过外部扫描磁场，允许动态光学聚焦具有相对大的视场。此外，磁性微球可以用有机膜包裹，使用生物或化学手段作为载体。因此，该技术可以在增强靶向药物递送以及肿瘤中血管生成血管的成像和光消融中找到特定应用。
2018-02-27 physics.ins-det physics.optics
From Random Fringes to Deterministic Response: Statistical Foundations of Time-Reversed Young Interferometry
Binghamton University（宾汉姆顿大学）
本文研究时间反演杨氏干涉的统计特性，指出其干涉条纹为源坐标条件响应，通过混合相关器实现确定性响应，噪声仅来自估计精度，揭示其支持校准、锁相读取等应用的统计基础。
2026-04-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Time-dependent Bragg diffraction and short-pulse reflection by one-dimensional photonic crystals
在耦合波理论框架下，研究了一维光子晶体布拉格衍射的时间依赖性及其对短脉冲反射的影响。计算了光子晶体的指数响应，发现它呈现出一种时延效应，其瞬态时间受消光长度的影响。数值模拟的布拉格反射镜在X射线域和脉冲包络建模的正弦平方形状。强调了短脉冲含时光学中时延效应的潜在后果。
2015-09-01 physics.optics
Three-dimensional Quantum Slit Diffraction and Diffraction in Time
研究了三维空间中的量子狭缝衍射问题。在处理粒子通过狭缝的衍射时，通常假定垂直于狭缝的运动是经典的。在这里，我们使用格林函数方法考虑垂直于狭缝运动的量子性质的影响[18]。我们对待衍射的高斯波包一般边界条件的快门。标准和我们的三维狭缝衍射模型之间的差异类似于[16]中介绍的时间衍射现象。我们推导出校正的衍射图案的标准公式，我们指出的情况下，这可能是可观察到的。特别地，我们讨论了在重力存在下的空间和时间的衍射。
2014-02-14 physics.optics quant-ph
Optimal Time-Reversed Wideband Signals for Distributed Sensing
本文考虑了一种分布式的基于波的传感系统，探测由多个相互作用的理想化目标组成的场景。每个传感器是一个并置的发射-接收对，能够发射任意宽带波形。我们解决的问题，找到空时发射波形，提供最佳的目标检测性能的意义上最大化的能量散射回接收器。我们的方法是基于早期的工作，构建了一个迭代的时间反演（TR）过程的解决方案。特别是，对于理想化的点状散射体在自由空间中的情况下，我们研究的TR运营商的本征值的频率依赖性，我们表明，他们的行为取决于建设性和相消干涉的波沿不同的路径行进。此外，我们展示了这些特征值是如何连接到极点的奇点展开法。我们的频率行为的研究区分这项工作从大多数以前的TR工作，专注于单频波形和非相互作用的目标。本文的主要结果是，TR过程提供了一种自动化的，有保证的方式来找到散射系统的谐振频率。
2015-10-09 math-ph math.MP physics.optics
Optimal Null-Constrained Source-Basis Sensing in a Time-Reversed Young Interferometer
Binghamton University（宾汉顿大学）
本文研究了时间反演杨氏干涉仪中如何设计源模式以实现真正的计量零点，同时保持有限的一阶参数灵敏度，提出了基于逆噪声度量的最优接收机构造方法，并推导了信息保留定律。
2026-04-11 physics.data-an physics.ins-det physics.optics
Non-Markovian feedback control and acausality: an experimental study
因果关系是热力学第二定律非平衡态推广的一个重要假设，称为涨落关系。在这里，我们实验研究的非平衡统计特性的工作和熵产生的光学陷阱，欠阻尼纳米粒子连续进行时间延迟反馈控制。而非马尔可夫反馈取决于粒子的过去位置的前向轨迹，它取决于其未来的位置的时间反演路径，因此是因果的。在稳态制度，我们表明，在长时间限制相应的波动关系表现出明确的签名，这种因果关系，即使时间反演的动态是物理上不可实现的。
2022-02-01 cond-mat.stat-mech physics.optics
Pyramid diffraction in parity-time-symmetric optical lattices
研究了二维宇称时间对称光晶格中相变点附近波包的非线性动力学性质。一个新的四阶方程推导出这些波包的包络。在线性和非线性两种情况下，都表现出金字塔衍射图案。爆破也是可能的，在非线性制度的聚焦和散焦的非线性。
2013-03-20 nlin.PS physics.optics
Time-dependent Bragg diffraction bymultilayer gratings
本文研究了多层膜光栅的含时布拉格衍射。该研究通过推广先前为一维光子晶体开发的时间相关耦合波理论[Andr{é} J-M和Jonnard P，J. Opt. 17，085609（2015）]以及扩展衍射动力学理论的Takagi-Taupin方法来进行。计算指数响应。它提出了一个时间延迟与瞬态时间是一个函数的消光长度的反射几何形状和消光长度结合的厚度的光栅透射几何形状。
2015-11-25 cond-mat.other physics.optics
Linnik point spread functions, time-reversed logarithmic diffusion equations, and blind deconvolution of electron microscope imagery
本文提出一种非迭代直接盲去卷积方法，通过Linnik点扩散函数和对数扩散方程的时间反演，有效锐化扫描电子显微镜和氦离子显微镜图像，并强调部分去卷积优于完全去卷积。
2025-01-24 astro-ph.IM cs.NA math.NA
Diffraction of waves by screens (apertures in screens) with time-varying dimensions. Time-varying Kirchhoff's integral representation for moving boundaries
本文研究了电磁波在时变尺度屏（屏中的孔）上的衍射。得到了这种情况下的广义矢量基尔霍夫表示。它还表明，与精度高达v/c<<1的数量级的条款，散射波和瞬时功率的表达式可以从一个固定的情况下，通过取代屏幕尺寸的时间相关的参数（例如，时间相关的半径）为屏幕尺寸的常数参数（例如，屏幕半径）出现在描述静止情况的公式中。
2015-04-08 physics.optics physics.plasm-ph
A Forced Harmonic Oscillator, Interpreted as Diffraction of Light
研究了一个固有频率随时间变化的简谐振子。它示出，这样的系统的时间演化可以写在一个简化的形式与菲涅耳积分，只要固有频率的变化是足够慢的振荡的时间周期相比。由于这样一个简单的公式，我们发现，第一次，一个受迫谐振子与缓慢变化的固有频率基本上相当于光的衍射。
2020-07-14 physics.class-ph physics.optics
Time invariance violation is a physical base of atomic Bloch oscillations in an optical lattice
用光学正、逆过程的不相等性解释了这一现象的物理机制。讨论了实验研究其不变性关系的重要性。
2006-09-14 physics.gen-ph physics.optics
Imaging charge-migration in chiral molecules using time-resolved x-ray diffraction
电荷迁移的四维成像对于理解自然界中几个普遍存在的过程至关重要。本工作的重点是在定向环氧丙烷：手性分子的电荷迁移成像。利用线性极化脉冲诱导电荷迁移，并通过时间分辨X射线衍射成像。结果发现，总的时间分辨衍射信号是显着不同的两种对映体。此外，通过分析随时间变化的衍射信号和总电子密度在动量空间中的时间导数，讨论了时间分辨X射线衍射与电子连续性方程之间的联系。
2021-11-23 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Dynamics of single Au nanoparticles on graphene simultaneously in real- and diffraction space by time-series convergent beam electron diffraction
本研究利用时间序列会聚束电子衍射同时获取石墨烯上单个Au纳米颗粒的实空间图像与衍射图样，记录了其旋转运动并观察到小面衍射线，展示了CBED在吸附物研究中的潜力。
2025-03-03 cond-mat.other physics.comp-ph physics.optics
An Energy Conserving Mechanism for Temporal Metasurfaces
当波传播通过时空超材料时，改变时空超材料的微结构特性通常需要增加或去除能量，这取决于调制类型可以是指数形式。这限制了时空超材料的实现和应用。我们解决了这个问题，通过引入一种新的机制，在非线性设置的时间元表面上保存能量。首先通过考虑在一维弹簧和质量链的离散介质中传播的波包来证明这个想法，其中使用我们的能量守恒机制，我们表明弹簧刚度可以在几个时间界面处增加，并且能量仍然守恒。然后，我们考虑一个有趣的应用程序的时间反演成像在1-d和2-d弹簧质量系统与一个波包旅行的均匀制度。我们的数值模拟表明，在1-d，当波包击中时间界面产生两组波，一个在时间上向前传播，另一个向后传播。时间反演的波重新汇聚在源的位置，我们观察到它的再生。在二维中，我们使用更复杂的初始形状，即使这样，我们也可以观察到原始图像或源的再生。因此，我们在非线性系统中实现了具有能量守恒的时间反演成像。能量守恒机制可以很容易地推广到连续介质。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Diffraction in Time: An Exactly Solvable Model
近年来，由于其独特的适用于高精度测量和量子理论的基础方面的研究，物质波干涉术引起了越来越多的关注。物质波的衍射和干涉不仅可以在空间孔径（如屏幕边缘、狭缝或光栅）处观察到，而且可以在时域孔径（如吸收屏障或“快门”，其被周期性地打开和关闭）处观察到。后一种类型的波现象通常被称为“时间衍射”。在这里，我们介绍了一个通用的，精确可解的衍射模型的时间。它描述了任意初始量子态在含时吸收势垒存在下的时间演化，受任意孔径函数支配。我们的研究结果使衍射和干涉图案在各种各样的设置的定量描述，并可用于设计新的原子和分子的衍射和干涉实验。
2013-04-19 math-ph math.MP physics.optics
Phase-space representation of diffraction in time: Analytic results
当一个物质波通过一个透射特性随时间突变的不透明屏幕时，时间上的衍射表现为概率密度条纹的出现。本文解析地描述了一类光滑时间光栅时间衍射条纹的相空间结构。更准确地说，我们得到的解析表达式的Husimi分布表示的情况下，时间光栅包括一系列的洛伦兹狭缝的系统的状态。特别是，对于双缝的情况下，我们推导出一个简单而直观的表达式，准确地捕捉在相空间中的干涉条纹的位置。
2022-02-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing the Effect of Molecular Structure Saddling on Ultrafast Charge Migration via Time-Resolved X-ray Diffraction
金属络合物是具有许多实际应用的大环有机分子。特别是，铜腐蚀物呈现出有趣的鞍形几何形状，多年来吸引了理论家和实验学家的极大关注。本工作致力于了解结构鞍在铜咔咯潜在的探测信号通过成像超快相干电子动力学的影响。线性极化脉冲被用来触发电子动力学和时间分辨X射线衍射成像的触发动力学。结果发现，时间分辨的衍射信号和电子通量密度的对称性减少是在铜corrole在超快电荷迁移过程中的鞍形的签名。此外，电子通量密度的分析表明，对角氮原子介导的相干电荷迁移之间通过中心铜原子。的通量密度和衍射信号的相关性表明，在时间分辨的衍射信号中编码的电荷迁移的签名。比较了非鞍型平面铜卟啉和鞍型非平面铜咔咯在基态的静态衍射信号。
2022-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Time-dependent dynamical Bragg diffraction in deformed crystals by beam propagation method (BPM)
本研究提出采用基于FFT的光束传播法高效求解形变晶体中的含时X射线动态衍射问题，并给出了适用于CBXFELs和XFEL自种子系统相关场景的X射线束传播模拟实例。
2023-05-04 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.optics
