Optical-vortex diagnostics via Fraunhofer slit diffraction with controllable wavefront curvature
圆涡旋光束的远场狭缝衍射可以有效地测量拓扑荷的大小，但不能显示拓扑荷的符号。我们表明，这是因为在常见的衍射方案的衍射平面与入射OV腰平面重合。通过引入球面波阵面，并以拉盖尔-高斯模为例，证明了远场分布具有依赖于波前曲率和TC符号的不对称性。这些特征使得能够以简单有效的方式同时诊断TC幅度和符号，这在许多OV应用中是有用的，包括OV辅助计量和信息处理。
2020-10-10 physics.optics
Double-slit time diffraction at optical frequencies
本研究实现了光学频率下的时间域杨氏双缝实验，利用高功率红外脉冲照射氧化铟锡薄膜生成时间狭缝，在频谱中产生干涉，并发现其前沿上升时间远超理论预期，接近一个光学周期。
2022-06-16 physics.optics
Analytical Fresnel Treatment of Double-Slit Diffraction with Multiple Coherent Waves
Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de México（墨西哥自治州大学理学院）
本文提出了一种利用多相干波进行双缝衍射分析的方法，通过解析表达式和数值模拟展示了其在光束整形和传感应用中的潜力。
2025-11-28 physics.optics
Rayleigh-Sommerfeld scalar diffraction by apertures moving at relativistic speeds
本文从理论上解析地得到了以相对论速度运动的单缝、双缝、光栅和圆孔的瑞利-索末菲标量衍射的理论结果。我们还研究了单缝振荡快门的衍射。我们的研究对于探讨相对论横向多普勒效应对衍射场强度分布的影响具有重要意义。
2021-01-16 physics.optics
Double-slit optical ventriloquism: High phase sensitivity via diffraction patterns
Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem（拉卡物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）；Institute for Quantum Studies, Chapman University（量子研究学院，查普曼大学）
基于经典杨氏双缝实验，利用光学腹语效应放大相位信号，通过将微小相位差转化为衍射图案的空间位移，实现高灵敏度相位传感。
2026-06-23 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
Time diffraction of optical helicity
King’s College London（伦敦国王学院）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究光学螺旋度的时间衍射，通过对空间和时间干涉的广义处理，实验证明正交偏振脉冲干涉产生的螺旋度图案，为理解和应用时变介质中复杂偏振图案及效应提供重要方法。
2026-07-27 physics.optics
Probing the reciprocal lattice associated with a triangular slit to determine the orbital angular momentum for a photon
光的轨道角动量守恒揭示了不同的衍射图样，这些图样单方面地依赖于入射光束通过三角形孔径时的拓扑荷。它表明，这些模式，这是通过观察衍射光的远场测量访问，也可以得到使用几个光子源。为了解释所观察到的图案，我们介绍了一个类比，这种光学现象的研究衍射的晶体结构的表征固体。我们证明，有限图案可以关联到倒易晶格从直接晶格所产生的原始矢量组成的等边三角形狭缝负责的衍射的任何两个方面。利用直接晶格和倒易晶格之间存在的关系，我们提供了一个结论性的解释，为什么衍射图案的主要最大值是有限的。这将为晶体学体系的研究提供新的思路。
2020-05-27 physics.optics
A study of the effects of Gaussian distribution of coherence length of source on the diffraction of partial temporal coherence beam from multi slits: Theory and simulation
本文将单缝时间相干光衍射推广至任意n缝，研究退相干参数对衍射图样的影响，并进一步引入高斯分布的光源相干长度进行数值模拟，以更贴近实际地分析远场衍射效应。
2023-10-19 physics.optics quant-ph
A multifunctional metasurface: from extraordinary optical transmission to extraordinary optical diffraction in a single structure
研究表明，由亚波长金属狭缝阵列组成的超颖表面在非对称环境中可以表现出非常光透射（EOT）或非常光衍射（EOD）。采用解析模型展开法和k矢量空间衍射级图，发现通过改变平行波矢，可以将局域狭缝腔模的共振衰减路径调谐到0级或-1级衍射，从而在小入射角下增强结构的0级透射（EOT），在大入射角下增强结构的-1级衍射（EOD）.基于这一吸引人的特征，展示了一种多功能元表面，该元表面可以在透射滤波器、反射镜和离轴透镜之间切换其功能。我们的研究结果提供了一个方便的方法来构建多功能集成光学器件上的一个单一的平面器件。
2017-05-29 physics.optics
Exact scattering theory for any straight reflectors in two dimensions
本文以衍射散射级数的形式给出了平面上任意一组完全反射的直镜（它们可以连接成角）的标量波动方程的精确格林函数。这将是光学中的狭缝衍射，或薛定谔方程内部（或外部）的一般多边形外壳（“量子多边形台球”）。该方法是基于开创性的1896年黎曼螺旋面解决方案索末菲光学衍射的一个单一的角落。它是广义的，以适应分析Stovicek的一个密切相关的问题：一个集合的磁通量线（点）在一个平面上，多通量Aharonov玻姆效应的多重散射。短波长极限被证明是产生“几何衍射理论”。对于狭缝衍射的确切系列是符合史瓦西在1902年。
2003-03-21 physics.optics
Numeric simulations build a bridge from a two-slit experiment to the basics of X-ray diffraction and coherent optics
本文介绍基于Huygens-Fresnel方法的数值模拟，帮助学生直观理解相干光的衍射与干涉现象，并搭建从双缝实验到X射线衍射与相干光学的教学桥梁。
2025-08-11 physics.ed-ph physics.optics
Diffraction of a partial temporal coherent beam from a single-slit and a circular aperture
我们将单缝和圆孔的弗兰霍夫衍射的概念推广到部分时间相干和准单色光的情况。解析地研究了这个问题，并研究了相干长度对衍射图样的影响。在这种情况下，辐照度的远场分布取决于新引入的参数（退相干参数），该参数控制衍射图案与通常的衍射图案的偏差。给出了时间退相干对远场辐照度分布的修正。数值研究了退相干参数对远场衍射图样的影响。在单个狭缝的情况下，在中心峰中没有明显的偏差，但是在更高阶的衍射中，偏差变得明显。对于圆孔，只要退相干参数大于1，光束的退相干效应会影响衍射分布，一级衍射图样会减小，随着退相干参数的增大，一级衍射图样会逐渐消失。
2019-02-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Analysis of the gradual transition from the near to the far field in single-slit diffraction
在光学中，通常将衍射的形式分析分为近场和远场两种方便的近似（也分别称为菲涅耳和夫琅和费制度）。在这种情况下，几何光学，描述在我们的日常生活中可观察到的光现象的光学，被引入作为近场现象的短波长极限，假设光入射的孔径（或障碍物）的典型尺寸远大于光波长。为了提供一个关于几何光学如何在衍射理论的背景下，特别是它是如何出现的替代观点，从近场到远场的过渡在这里重新分析和数值。因此，首先在高斯光束衍射的情况下研究这种转变，因为它的完全解析性为更好地理解锐边单缝衍射的范例（和典型）情况铺平了道路。这后一种情况下，然后解决分析，通过一些有见地的近似和猜测，和数字。如图所示，这种分析明确了衍射过程中涉及的各种参数的影响，例如输入（衍射）波的典型尺寸或波长，或输入平面和输出平面之间的距离。此外，已确定的解析表达式的狭缝宽度的临界周转值，分离典型的夫琅禾费衍射制度的行为，最终导致几何光学限制，找到一个很好的协议与数值模拟结果和实验数据提取的文献。
2022-04-22 physics.class-ph physics.optics
Double-slit interferometry as a lossy beam splitter
我们将基于衍射的干涉术置于后选择幺正描述的框架中，使其能够作为量子信息处理的平台。我们将狭缝衍射表示为一个无限维变换，并通过后选择模式将其截断为一个有限维的传输矩阵。使用这样的框架与经典的领域，一个定制的双缝设置是有效的损耗分束器在后选择的意义。衍射光学提供了一个强大的替代传统的多光束干涉测量与范围的小型化，也有物质波干涉测量中的应用。在这项工作中，经典的治疗设置阶段的量子化领域和实现更高的维度量子信息处理一样，与其他平台，如轨道角动量。
2021-09-16 physics.optics quant-ph
Advanced Optics Experiments Using Nonuniform Aperture Functions
描述了一种使用空间频率滤波来创建有指导意义的非均匀孔径函数的方法。来自菲涅耳极限中的单缝的衍射和来自夫琅和费极限中的双缝的干涉被空间滤波以产生跨越孔径的电场分布，从而产生变迹、逆变迹或超分辨率，以及具有跨越其宽度的相移的孔径。测量和计算了这些孔径函数的衍射效应。实验结果和计算结果之间的良好的协议，使实验理想的使用在一个先进的本科生或研究生光学实验室，以说明实验中的几个影响傅立叶光学。
2012-07-19 physics.optics
Feynman Path Integral approach to electron diffraction for one and two slits, analytical results
在这篇文章中，我们提出了一个著名的问题的解析解的衍射和干涉的电子通过一个和两个狭缝（为简单起见，只考虑一维的情况）。除了精确的公式，我们展示了各种近似的电子分布，便于解释的结果。我们的推导是基于费曼路径积分公式，因此这项工作也可以作为一个有趣的教学介绍费曼制定的量子力学为大学生处理的基础量子力学。
2012-03-15 physics.ed-ph physics.optics physics.pop-ph
Adaptive perfectly matched layer for Wood's anomalies in diffraction gratings
提出了一种用于衍射光栅建模的自适应完全匹配层（APML）。利用取决于入射场和光栅参数的适当定制的坐标拉伸，APML可以有效地吸收掠射角附近的衍射级（所谓的伍德异常）。新的设计是在一个有限元法（FEM）计划和应用的介质狭缝光栅的数值例子。与经典的等伸缩系数PML进行了性能比较。
2015-06-20 physics.optics
Young's double-slit experiment with anisotropic GHz surface acoustic waves on gallium arsenide
本文在砷化镓上利用叉指换能器产生 GHz 表面声波，通过聚焦离子束铣削凹槽实现双缝，并借助光学干涉仪和空间傅里叶滤波技术观察到了各向异性条件下的双缝干涉、高阶衍射及近场干涉效应，实验结果与各向异性惠更斯-菲涅耳模拟高度吻合。
2025-07-14 physics.optics
General diffraction properties of aperiodic slit arrays
Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学物理研究所）
本文研究了非周期性缝隙阵列的夫琅和费衍射特性，提供了观测干涉极大值峰值的实验条件，并通过实验验证了理论分析。
2026-02-06 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Dynamical theory of diffraction on moving grating
在缓变振幅近似的框架下，发展了中子在运动相位光栅上衍射的多波动力学理论。分析了光栅速度、光栅周期和狭缝高度对各衍射级的离散能谱和强度的影响。
2015-02-16 cond-mat.soft physics.optics
Characterizing vortex beam with angular-double-slit interference
研究了拉盖尔-高斯光束在角双缝干涉仪中的夫琅禾费衍射光强分布。结果表明，在这种干涉几何结构下，涡旋光的螺旋相位结构可以清晰地显示出来，这为区分不同阶次的拉盖尔-高斯光束提供了一种有效的方法。这种角向双缝干涉使我们对轨道角动量的性质有了更好的理解，并对涡旋光束干涉现象有了更好的解释。
2013-05-24 physics.optics quant-ph
Time-reversed Young's experiment: Deterministic, diffractionless second-order interference effect
本文提出时间反演的杨氏双缝实验配置，能产生无衍射和第一阶效应的确定性二阶“鬼”干涉图样，无需量子纠缠或非经典关联，为超分辨光学成像与传感技术提供了新途径。
2025-08-09 physics.class-ph physics.optics quant-ph
Diffraction Effects in the Near Field
本论文主要研究近场衍射效应的理解和分析。详细研究了均匀波和倏逝波对二维近场标量场衍射图样的贡献。精确的关系得到计算这些贡献为任意的传播距离，以及近场的近似表达式。两个贡献的行为示出的情况下，平面波衍射的狭缝在一个不透明的屏幕。本文用时域有限差分法（FD-TD）研究了薄导体屏上有缝隙时，精确边界值对近场的影响。FD-TD数值结果显示在彩色图像中，说明了狭缝附近场的振幅和相位的复杂行为。这些数值结果进行了比较与近似理论的预测。本文讨论了薄屏衍射问题中确定近场的一些新方法。具体而言，新的近似理论的衍射标量和电磁场和迭代傅立叶算法提出了解决严格的边值问题。为了了解光学涡旋对衍射的影响，本文研究了高斯光束照射螺旋相位板产生的光场。它示出的新兴领域的振幅分布的变化明显超过传播距离，远小于瑞利范围。
2006-10-23 physics.comp-ph 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
Investigating the Limits of Hard X-ray Coherence Length Measurement Employing Young's Double Slit Experiment
University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Canadian Light Source（加拿大光源）
通过杨氏双缝实验研究硬X射线相干长度极限，发现其存在固有模糊性并提出新型数值技术估计光源尺寸。
2025-03-26 physics.optics
Novel cases of diffraction of light from a grating: Theory and experiment
本文研究光栅在非正入射取向下的衍射，利用菲涅耳-基尔霍夫公式推导强度分布并通过实验验证，发现任意取向下衍射极大值沿二次曲线分布。
2025-08-21 physics.optics
Analytical scattering matrix of subwavelength infinitely conducting metallic gratings in TM polarization
在TM偏振态下，我们得到了一个带亚波长狭缝的无限导体金属薄片光栅的散射矩阵的解析表达式。该理论是基于单模模式方法，其中包括在考虑只有一个传播模式的光栅狭缝。两个表情暴露出来。第一个直接来自理论方程，第二个清楚地揭示了Airy形式的散射矩阵项。在一个多光栅物体上验证了理论的正确性，同时也证明了数值计算结果的稳定性。本文的工作为计算亚波长金属光栅的衍射提供了一个基本而有效的理论工具。
2013-03-18 physics.optics
Quantitative Benchmarking of a Split-Field PML FDTD Solver: Slit Diffraction, and Scattering from PEC and Dielectric Cylinders
Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering Purdue University（普渡大学埃尔莫电气与计算机工程学院）
该研究提出基于 Yee 格式的二维 TM 模式 FDTD 求解器，用于线电流辐射建模，开放区域用 PML 截断。将其应用于三种非均匀配置并定量表征衍射情况，结果表明该框架能准确捕捉开放区域衍射及相关散射。
2026-07-21 cs.NA eess.SP math.NA
Fractal Diffraction Grating
我们考虑一个光学衍射光栅，其中开口狭缝的空间分布形成一个分形集。对最简单的三重Cantor型及其推广形式，解析地得到了通过分形光栅的夫琅禾费衍射图样。由此产生的干涉图案表现出原始分形的特征和它们的标度特性。
1998-02-04 math-ph math.MP physics.optics
Young's Double-Slit, Invisible Objects and the Role of Noise in an Optical Epsilon-near-Zero Experiment
ε-近零（ENZ）介质在实验和应用上揭示了无限波长但非零频率极限下的电动力学特性。理论表明，波浪与障碍物和扰动的相互作用在这一领域发生了显着变化。为了研究这些效应的光学特性，我们制作了一个纳米结构的2D光学ENZ多层波导，通过纳米级波发射配置用波长调谐的激光探测。在这个实验框架中，我们直接光学测量波的传播和衍射在一个现实的系统与水平和规模的缺陷，这是典型的纳米光学。当我们扫描波长从1.0 $μ$ m到1.7 $μ$ m时，我们接近ENZ区，并观察到微尺度杨氏双缝的干涉图样急剧发散。通过评估多个衍射级，我们实验确定的有效折射率$n_{eff}$和它的零交叉作为一个内在的测量参考，这是与理论预测一致。我们进一步验证了双缝和专门放置的散射物体逐渐变得不可见时，接近ENZ制度。我们还观察到，光-物质相互作用加强对ENZ和量化如何斑点噪声，由微小的随机缺陷，越来越多地占主导地位的光学响应和蓝移的截止频率。
2017-10-03 physics.app-ph physics.optics
Video recording true single-photon double-slit interference
如通常使用的，没有商业上可获得的相机具有足够低的暗噪声以在逐光子水平直接产生双缝干涉的视频记录，因为读出噪声显著地污染或干扰信号。在这项工作中，噪声水平显着降低打开相机只有当光子的存在已经预示着到达，在一个独立的检测器，通过参数下转换产生的时间相关的光子。这种触发方案提供了单光子杨氏双缝实验的直接视频成像所需的改进，允许这个基础演示的澄清版本。此外，我们介绍了这个实验的变化，旨在促进讨论的作用空间相干性在这样的测量。我们还强调了单光子测量的互补方面，其中成像产生（横向）位置信息，而衍射产生的横向动量，并强调了下转换光子之间的横向位置和动量相关性的作用，包括“鬼”成像和衍射的例子。这些视频可以在http://sun.iwu.edu/~gspaldin/SinglePhotonVideos.html在线访问。
2016-03-15 physics.ed-ph physics.optics quant-ph
Modifying the optical path in a nonlinear double-slit experiment
本研究提出一种非线性杨氏双缝实验装置，通过在单缝后放置非线性材料打破空间对称性以改变光路，建立的简单理论模型可在宽参数范围内准确预测主瓣强度分布，可用于光学材料非线性测量等非线性干涉领域。
2015-10-15 nlin.PS physics.optics
Direct Observation of X-ray Double-Slit Interference in Momentum Space
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
通过完美晶体衍射直接测量孔径后的动量空间分布，无需传播或成像元件，实现了X射线双缝干涉的紧凑、无透镜相干诊断。
2026-06-29 physics.app-ph physics.optics
Robust method to determine the resolution of a superlens by analyzing the near-field image of a two-slit object
在过去的十年中，基于超材料的超透镜，分辨率低于阿贝衍射极限，已经出现。为了获得这种超透镜的分辨率的粗略估计，通常执行由亚波长间隙\textit{d}分开的两个亚波长狭缝的成像。透镜的分辨率$Δ$对应于最小可能间隙$d_{min}$，对于该最小可能间隙$d_{min}$，可以分辨两个狭缝的不同图像（$Δ\sim d_{min}$）。在这封信中，我们提出了一个更定量的估计制造的镜头的分辨率拟合分析近场图像的配置文件，从成像的双缝对象与已知分辨率的理论负折射率透镜，实验数据。我们总结了我们的分析方法，从文献中的超透镜的3个案例的讨论。如图所示，这种方法对于快速评估制造的超分辨率透镜的性能特别有吸引力。
2011-05-01 cond-mat.other physics.optics
On the Angular Width of Diffractive Beam in Anisotropic Media
本文从理论上研究了群速和相速不共线的平面波以任意方向入射到不透明屏宽缝上时，在远场区产生的二维衍射图样。以切向磁化铁氧体平板中的静磁表面波衍射为例进行了研究。推导出了计算任意二维各向异性几何结构中衍射光束角宽的通用解析公式。结果表明，在二维各向异性几何中，该宽度不仅可能大于或小于L/D（L -入射光波长，D -狭缝长度），而且在一定条件下也可能等于零。
2011-12-15 physics.class-ph physics.optics
Simulation of diffraction and scattering using the Wigner Distribution Function
针对X射线相位衬度成像模拟无法复现实验低频噪声的问题，提出基于Wigner Distribution Function的逐光子模拟方法，可同时模拟波粒效应，经高斯双缝实验验证，有望实现低剂量成像的真实模拟。
2024-03-12 eess.IV physics.optics
Double-slit vacuum polarisation effects in ultra-intense laser fields
研究了强激光驱动真空对电磁探测波传播的影响。我们研究了两种情况，包括一个集中的探测激光束通过一个区域的真空极化的超强激光场。通过分裂成两个，分开的，单色高斯脉冲在垂直于探测场轴的平面中反向传播，我们证明了一个领先的顺序光的光衍射效应，产生的干涉图案让人想起经典的双缝实验。我们计算了衍射的探测光子的总数以及衍射到真空偏振信号高于探测背景的区域中的数量。此外，我们计算诱导的椭圆率和偏振旋转的探测光束，并显示如何，在现实的情况下，在两个强场的中心不完全对齐，一定范围的光束分离和观察距离实际上可能会导致一个单一的强激光束的理想情况下增加。
2013-01-29 hep-ph physics.optics quant-ph
Spin-Wave Self-Imaging: Experimental and Numerical Demonstration of Caustic and Talbot-like Diffraction Patterns
本文通过Brillouin光散射实验与数值分析，证明面内磁化钇铁石榴石薄膜中的自旋波可产生焦散主导图样及远场类Talbot自成像。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall 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
