論文の概要: Transverse Distance Estimation with Higher-Order Hermite-Gauss modes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.02926v1
• Date: Tue, 03 Jun 2025 14:26:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:35.791463
• Title: Transverse Distance Estimation with Higher-Order Hermite-Gauss modes
• Title（参考訳）: 高次Hermite-Gaussモードを用いた横距離推定
• Authors: Dilip Paneru, Alessio D'Errico, Ebrahim Karimi,
• Abstract要約: 隣接する2つの空間モードへの射影測定によって最適なフィッシャー情報が得られることを示す。 解析結果を任意の変位値に拡張し、フィッシャー情報に対する一般表現を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We explore the use of higher-order Hermite-Gauss modes for sensing optically induced transverse displacements. In the small-displacement regime, we show that projective measurements onto the two neighboring spatial modes yield optimal Fisher information, linearly scaling with the mode order $m$. We further extend the analysis to arbitrary displacement values and derive general expressions for the Fisher information, demonstrating that higher-order modes continue to outperform the fundamental Gaussian mode even at larger separations. This approach enables enhanced displacement sensitivity with only a minimal number of measurements, offering a simple and scalable alternative to conventional Spatial Mode Demultiplexing schemes. We provide a proof-of-principle experimental demonstration using spatial light modulators, showing an order-of-magnitude reduction in estimation variance when employing Hermite-Gauss modes of order $m = 8$ and $m = 17$. These results highlight the potential of structured light for ultrasensitive displacement sensing and may enable new applications in birefringence measurements with broadband or low-coherence light sources.
• Abstract（参考訳）: 光誘起横変位検出に高次Hermite-Gaussモードを用いる方法について検討する。 本研究では, 隣接する2つの空間モードに対する射影測定が, モード次数$m$で線形にスケーリングし, 最適なフィッシャー情報が得られることを示す。 さらに、任意の変位値に解析を拡張し、フィッシャー情報に対する一般表現を導出し、より高次モードがより大きな分離でも基本ガウスモードより優れていることを示す。 このアプローチにより、最小限の測定しか行わず、変位感度を高めることができ、従来の空間モードデマルチプレクシング方式に代わる、シンプルでスケーラブルな代替手段を提供する。 本研究では,空間光変調器を用いた実証実験を行い,次数$m = 8$および$m = 17$のHermite-Gaussモードを用いる場合,推定分散の次数-次数-次数減少を示す。 これらの結果は、超感度変位検出のための構造光の可能性を強調し、ブロードバンドまたは低コヒーレンス光源を用いた複屈折測定の新しい応用を可能にする可能性がある。

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