論文の概要: Ultrafast electro-optic Time-Frequency Fractional Fourier Imaging at the Single-Photon Level

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.01141v1
• Date: Mon, 3 Jul 2023 16:29:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-05 12:21:45.450859
• Title: Ultrafast electro-optic Time-Frequency Fractional Fourier Imaging at the Single-Photon Level
• Title（参考訳）: 単一光子レベルの超高速時間周波数フラクタルフーリエイメージング
• Authors: Micha{\l} Lipka and Micha{\l} Parniak
• Abstract要約: フラクタルフーリエ変換(FRT)は位相空間における任意の角度回転(例えば時間周波数(TF)空間)に対応する。 FRTの多用途低雑音単一光子互換実装を示す。 最大FRT角と帯域幅のトレードオフが確立され、現在のセットアップは最大248GHzの帯域幅を確保できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Fractional Fourier Transform (FRT) corresponds to an arbitrary-angle rotation in the phase space, e.g. the time-frequency (TF) space, and generalizes the fundamentally important Fourier Transform. FRT applications range from classical signal processing (e.g. time-correlated noise optimal filtering) to emerging quantum technologies (e.g. super-resolution TF imaging) which rely on or benefit from coherent low-noise TF operations. Here a versatile low-noise single-photon-compatible implementation of the FRT is presented. Optical TF FRT can be synthesized as a series of a spectral disperser, a time-lens, and another spectral disperser. Relying on the state-of-the-art electro-optic modulators (EOM) for the time-lens, our method avoids added noise inherent to the alternatives based on non-linear interactions (such as wave-mixing, cross-phase modulation, or parametric processes). Precise control of the EOM-driving radio-frequency signal enables fast all-electronic control of the FRT angle. In the experiment, we demonstrate FRT angles of up to 1.63 rad for pairs of coherent temporally separated 11.5 ps-wide pulses in the near-infrared (800 nm). We observe a good agreement between the simulated and measured output spectra in the bright-light and single-photon-level regimes, and for a range of pulse separations (20 ps to 26.67 ps). Furthermore, a tradeoff is established between the maximal FRT angle and bandwidth, with the current setup accommodating up to 248 GHz of bandwidth. With the ongoing progress in EOM on-chip integration, we envisage excellent scalability and vast applications in all-optical TF processing both in the classical and quantum regimes
• Abstract（参考訳）: フラクタルフーリエ変換(FRT)は位相空間における任意の角度回転(例えば時間周波数(TF)空間)に対応し、基本的に重要なフーリエ変換を一般化する。 FRTの応用は、古典的な信号処理(例えば時間相関ノイズ最適フィルタリング)から、コヒーレントな低雑音TF演算に依存する、または恩恵を受ける新しい量子技術(例えば超解像TFイメージング)まで様々である。 ここでは、FRTの多目的低雑音単一光子互換実装を示す。 光TFFRTは、スペクトル分散器、タイムレンズ、および他のスペクトル分散器のシリーズとして合成することができる。 電気光学変調器(eom, state-of-the-art electro-optic modulationor)を用いて,非線形相互作用(ウェーブミックス,クロスフェーズ変調,パラメトリックプロセスなど)に基づくオルタナティブノイズを回避した。 EOM駆動無線周波数信号の精密制御は、FRT角の高速全電子制御を可能にする。 実験では、近赤外(800nm)における11.5 ps幅のコヒーレントパルス対に対して、最大1.63 radのFRT角を示す。 明るい光と単一光子レベルの領域と、パルス分離(20psから26.67ps)の範囲において、シミュレーションおよび測定された出力スペクトルの良好な一致を観察した。 さらに、最大FRT角と帯域幅のトレードオフが確立され、現在のセットアップは最大248GHzの帯域幅を確保できる。 EOMオンチップ統合の進展に伴い、古典的および量子的状態において、全光TF処理における優れたスケーラビリティと膨大な応用を構想する。

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