論文の概要: Superresolving optical ruler based on spatial mode demultiplexing for systems evolving under Brownian motion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.13723v1
- Date: Thu, 18 Jul 2024 17:23:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-19 14:21:47.896470
- Title: Superresolving optical ruler based on spatial mode demultiplexing for systems evolving under Brownian motion
- Title（参考訳）: ブラウン運動下で進化する系に対する空間モード多重化に基づく超解光定規
- Authors: Konrad Schlichtholz,
- Abstract要約: 任意の相対輝度を持つ2つの弱非コヒーレント源系の中心のブラウン運動が適応SPADE測定精度限界に及ぼす影響について検討した。
レイリーの呪いはそのようなシナリオに存在するが、SPADE測定は完全な直接撮像より優れている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The development of superresolution techniques, i.e., allowing for efficient resolution below the Rayleigh limit, became one of the important branches in contemporary optics and metrology. Recent findings show that perfect spatial mode demultiplexing (SPADE) into Hermite-Gauss modes followed by photon counting enables one to reach the quantum limit of precision in the task of estimation of separation between two weak stationary sources in the sub-Rayleigh regime. In order to check the limitations of the method, various imperfections such as misalignment or crosstalk between the modes were considered. Possible applications of the method in microscopy call for the adaptive measurement scheme, as the position of the measured system can evolve in time, causing non-negligible misalignment. In this paper, we examine the impact of Brownian motion of the center of the system of two weak incoherent sources of arbitrary relative brightness on adaptive SPADE measurement precision limits. The analysis is carried out using Fisher information, from which the limit of precision can be obtained by Cram\'er-Rao bound. As a result, we find that Rayleigh's curse is present in such a scenario; however, SPADE measurement can outperform perfect direct imaging. What is more, a suitable adjustment of the measurement time between alignments allows measurement with near-optimal precision.
- Abstract（参考訳）: レイリー限界以下での効率的な分解を可能にする超解像技術の開発は、現代光学やメトロジーにおいて重要な分野の一つとなった。
近年の研究では、パーフェクト空間モードデマルチプレクシング(SPADE)がハーマイト・ガウスモードに続き、光子計数により、サブレイリー系における2つの弱い定常源の分離を推定するタスクにおいて、精度の量子限界に達することが示されている。
手法の限界を確認するため,モード間の誤りやクロストークなど,様々な欠陥が検討された。
測定系の位置が経時的に変化し、非無視的な不整合を引き起こすため、この手法の顕微鏡的応用は適応的な測定方式を呼び起こす可能性がある。
本稿では,任意の相対輝度を持つ2つの弱非コヒーレント光源の系中心におけるブラウン運動が適応SPADE測定精度に及ぼす影響について検討する。
解析はFisher情報を用いて行われ、そこからCram\'er-Rao境界によって精度の限界を求めることができる。
その結果,レイリーの呪いがこのようなシナリオに存在することが判明した。
さらに、アライメント間の測定時間を適切に調整することで、ほぼ最適精度で測定することができる。
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