論文の概要: Temporal Fourier Optics Reveals Hidden Hybridized Light-Matter States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.13957v1
- Date: Wed, 15 Jul 2026 15:45:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-16 16:39:12.824512
- Title: Temporal Fourier Optics Reveals Hidden Hybridized Light-Matter States
- Title（参考訳）: ハイブリダイズされた光物質を隠したテンポラルフーリエ光学
- Abstract要約: 単一分子のAuナノスフィアダイマーとAu@AgナノロッドおよびナノトライアングルをベースとしたプラズモニックナノキャビティにJ-アグリゲートエキシトンを付加したTPSF再構成法について検証した。
TPSFは、隠れた上方および下方極性分岐を一貫して再構築し、従来の散乱スペクトルでは未解決のままである、基礎となるハイブリッド化光マター状態と強い結合を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.171438203009816
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spectral measurements provide fundamental insights into wave systems by revealing resonances, mode hybridization, and light-matter interactions. However, intrinsic dissipation and measurement-induced spectral broadening often conceal the underlying hybridized light-matter states that give rise to measured spectra. Here, we establish a space-time Fourier correspondence that interprets spectral broadening as an effective temporal attenuation, giving rise to a temporal Fourier optics framework for recovering hidden spectral information. Implemented through a temporal point-spread-function (TPSF) reconstruction method, the framework compensates the effective temporal decay before Fourier transformation, directly reconstructing intrinsic spectral responses from experimentally measured spectra without repeated frequency synthesis or model-dependent fitting. We experimentally validate the approach in deterministic single-molecule Au nanosphere dimers and open Au@Ag nanorod- and nanotriangle-based plasmonic nanocavities coupled to J-aggregate excitons. Across these diverse platforms, TPSF consistently reconstructs hidden upper and lower polaritonic branches, thereby revealing the underlying hybridized light-matter states and strong coupling that remain unresolved in conventional scattering spectra. The reconstructed spectra agree closely with the recently developed complex-frequency formalism while offering a considerably simpler and more experimentally accessible implementation. Beyond strong light-matter coupling, temporal Fourier optics establishes a general framework for uncovering physical states hidden by dissipation, opening new opportunities for spectroscopy, imaging, sensing, and inverse wave measurements across photonics and wave physics.
- Abstract（参考訳）: スペクトル測定は、共鳴、モードハイブリダイゼーション、光-物質相互作用を明らかにすることによって、波動系に関する基本的な洞察を提供する。
しかし、本質的な散逸と測定によって引き起こされるスペクトル拡大は、しばしば測定されたスペクトルを引き起こす、下層のハイブリッド化光マター状態を隠す。
ここでは、スペクトル広帯域化を有効時間減衰として解釈する時空間フーリエ対応を確立し、隠れたスペクトル情報を復元するための時間時間フーリエ光学フレームワークを創出する。
このフレームワークは、時間的点幅関数(TPSF)再構成法によって実装され、フーリエ変換の前に有効な時間的減衰を補償し、繰り返し周波数合成やモデル依存のフィッティングなしに実験的に測定されたスペクトルから固有のスペクトル応答を直接再構成する。
決定論的単一分子AuナノスフィアダイマーとAu@AgナノロッドおよびナノトライアングルをベースとしたプラズモニックナノキャビティのJ-アグリゲートエキシトンによるアプローチを実験的に検証した。
これらの多種多様なプラットフォームにおいて、TPSFは隠れた上下極性分岐を一貫して再構築し、基礎となるハイブリッド化光マター状態と、従来の散乱スペクトルでは未解決のままの強い結合を明らかにする。
再構成されたスペクトルは、最近開発された複素周波数形式と密接に一致し、よりシンプルで実験的に利用できる実装を提供する。
時間的フーリエ光学は、強い光-物質結合の他に、散逸によって隠された物理的状態を明らかにするための一般的な枠組みを確立し、分光、イメージング、センシング、フォトニクスと波動物理学における逆波測定の新しい機会を開く。
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