論文の概要: Separating partially coherent light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15517v1
• Date: Mon, 16 Mar 2026 16:43:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 18:28:58.607882
• Title: Separating partially coherent light
• Title（参考訳）: 部分コヒーレント光の分離
• Authors: Paul-Alexis Mor, Anne R. Kroo, Carson G. Valdez, Marko Šimić, Aviv Karnieli, Gabriele Cavicchioli, Zhanghao Sun, Vittorio Grimaldi, Shanhui Fan, Olav Solgaard, David A. B. Miller, Charles Roques-Carmes,
• Abstract要約: 我々は空間的部分コヒーレント光の自動分離を「コヒーレンスモード」に示す。 我々はシリコンフォトニック回路における層状自己構成型干渉計アーキテクチャにおける変分処理を用いる。 これらの結果は、画像、通信、フォトニック情報処理におけるプログラム可能なコヒーレンス解析と制御のためのスケーラブルなフレームワークを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8932034331007609
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recent advances in optical imaging and communication increasingly involve high-dimensional, partially coherent light, creating a growing need for scalable tools to measure and manipulate coherence. Here, we demonstrate the automatic separation of spatially partially coherent light into "coherence modes" -- its orthogonal and mutually incoherent components. To make this separation possible, we exploit variational processing in layered self-configuring interferometer architectures in a silicon photonic circuit. This process formally finds and measures the eigenvectors and eigenvalues of the coherency matrix, hence measuring the partially coherent state, while leaving it intact and separated after optimization. Furthermore, we show that mutually incoherent beams, if spatially orthogonal, can be automatically separated even if they are completely overlapped, hence separating unknown laser beams based only on their mutual incoherence. Our experiment finds and separates the two strongest coherence modes starting from a nine-mode sampling of the partially or fully overlapping fields from two independent lasers. The method requires a number of physical components that scales linearly with the rank $r$ of the coherency matrix and operates through a sequence of $r$ in situ gradient-based optimizations enabled by electronic drive frequency multiplexing of interferometer phase shifters. We benchmark its performance against a mixture-based tomographic method, also implemented on chip. These results establish a scalable framework for programmable coherence analysis and control in imaging, communication, and photonic information processing.
• Abstract（参考訳）: 近年の光学イメージングと通信の進歩は、高次元の部分的にコヒーレントな光を伴い、コヒーレンスを計測し操作するためのスケーラブルなツールの必要性が高まっている。 本稿では,空間的に部分的コヒーレント光を,直交的かつ相互に非コヒーレント成分である「コヒーレンスモード」に自動的に分離することを示した。 この分離を可能にするために、シリコンフォトニック回路における層状自己構成型干渉計アーキテクチャの変動処理を利用する。 この過程は、コヒーレンシー行列の固有ベクトルと固有値を発見して測定し、したがって部分的にコヒーレントな状態を測定し、最適化後にそのままにして分離する。 さらに,空間的直交ビームが完全に重なり合っている場合でも,空間的直交ビームは自動的に分離可能であることを示し,したがって,その相互不整合性のみに基づいて未知のレーザビームを分離することを示した。 実験では、2つの独立レーザーから部分的または完全重なり合うフィールドの9モードサンプリングから始まる2つの最強コヒーレンスモードを発見し,分離する。 この方法は、コヒーレンシ行列のランク$r$と線形にスケールする多くの物理成分を必要とし、干渉計位相シフト器の電子駆動周波数多重化によって可能となる、in situグラデーションに基づく最適化を$r$で行う。 チップ上に実装された混合トモグラフィー法と比較した。 これらの結果は、画像、通信、フォトニック情報処理におけるプログラム可能なコヒーレンス解析と制御のためのスケーラブルなフレームワークを確立する。

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