論文の概要: Experimental Demonstration of a Quantum-Optimal Coronagraph Using Spatial Mode Sorters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.12776v2
• Date: Thu, 31 Oct 2024 17:56:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-08 20:36:48.465852
• Title: Experimental Demonstration of a Quantum-Optimal Coronagraph Using Spatial Mode Sorters
• Title（参考訳）: 空間モードソータを用いた量子最適コロナグラフの実験的研究
• Authors: Nico Deshler, Itay Ozer, Amit Ashok, Saikat Guha,
• Abstract要約: 本研究では、空間モードフィルタリングを用いて、外惑星検出と位置決めの量子限界を達成できる理想的な直接画像コロナグラフの設計実験を行う。 主星のかすかな伴星を準回折スケールで解く能力は、準回折系に存在すると予測される太陽系外惑星の発見をさらに促進するために重要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9099663022952499
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We present an experimental demonstration of an ideal direct imaging coronagraph design capable of achieving the quantum limits of exoplanet detection and localization by using spatial mode filtering. Our benchtop experimental implementation performs a forward and inverse pass through a free-space programmable spatial mode sorter configured to isolate photons in a point spread function (PSF)-adapted mode basis. During the forward pass, the fundamental mode is rejected, effectively eliminating light from an on-axis point-like star. On the inverse pass, the remaining modes are coherently recombined, enabling direct imaging of a faint companion. Our experimental system is able to localize an artificial exoplanet at sub-diffraction distances from its host star with a 1000:1 star-planet contrast ratio. The ability to resolve faint companions of a host star at sub-diffraction scale is crucial to further the discovery of exoplanets predicted to reside in the sub-diffraction regime. These exoplanets are currently beyond the reach of state-of-the-art coronagraphs, which typically have an inner working angle (IWA) larger than the diffraction scale. Furthermore, our coronagraph architecture is potentially capable of measuring higher-fidelity spectrographs of exoplanets using spatial-spectral mode demultiplexing.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、空間モードフィルタリングを用いて、外惑星検出と位置決めの量子限界を達成できる理想的な直接画像コロナグラフの設計実験を行う。 我々のベンチトップ実験実装は、点拡散関数(PSF)適応モードベースで光子を分離するように構成された自由空間プログラム可能な空間モードソータを前方および逆パスする。 前方通過の間、基本モードは拒否され、オン軸の点状星からの光を効果的に除去する。 逆パスでは、残りのモードはコヒーレントに再結合され、かすかな伴奏を直接撮像することができる。 実験システムでは、主星からの距離1000:1のコントラスト比で、人工外惑星を準回折距離で局在させることができる。 主星のかすかな伴星を準回折スケールで分解する能力は、準回折系に存在すると予測される太陽系外惑星の発見をさらに促進するために重要である。 これらの太陽系外惑星は、通常、回折スケールよりも大きい内部作用角(IWA)を持つ最先端のコロナグラフの範囲を超えている。 さらに、我々のコロナグラフアーキテクチャは、空間スペクトルモードデマルチプレクシングを用いて、外惑星の高忠実度スペクトルを測定することができる可能性がある。

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