論文の概要: Sub-shot-noise mid-infrared photothermal measurements using twin beams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10294v1
• Date: Wed, 07 Oct 2026 15:51:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:23.014608
• Title: Sub-shot-noise mid-infrared photothermal measurements using twin beams
• Title（参考訳）: ツインビームを用いたサブショットノイズ中赤外光熱測定
• Abstract要約: 中赤外光熱(MIP)測定プローブは、生命科学における分光イメージングの強力なモダリティとして現れている。 ここでは、シード光パラメトリック増幅により発生するツインビームを用いたサブショットノイズMIP測定を実演する。 ツインビームの平衡検出は、コヒーレントビームを用いて確立されたショットノイズレベル以下で、ノイズを5dB以上抑制する。
• 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: Mid-infrared photothermal (MIP) measurement probes refractive-index changes induced by mid-infrared (MIR) absorption using visible or near-infrared light and has recently emerged as a powerful modality for MIR spectro-imaging in the life sciences. Reducing measurement noise allows the probe power to be lowered without compromising the signal-to-noise ratio (SNR), thereby mitigating the risk of sample damage. However, even in the absence of classical noise, the SNR of conventional MIP measurements using a classical coherent probe is fundamentally limited by shot noise. Here, we demonstrate sub-shot-noise MIP measurement using twin beams generated through seeded optical parametric amplification. Balanced detection of the twin beams suppresses the noise by more than 5 dB below the shot-noise level established using a coherent beam. As a proof-of-principle demonstration, we measure the MIP signal from liquid water using balanced twin-beam detection and achieve an SNR enhancement of more than 2 dB over the balanced coherent-beam detection.
• Abstract（参考訳）: 中赤外光熱(MIP)測定は、近赤外光を用いた中赤外吸収による屈折率変化を観測し、近年、生命科学におけるMIR分光画像の強力なモダリティとして浮上している。 測定ノイズの低減により、信号対雑音比(SNR)を損なうことなくプローブ電力を低下させ、試料損傷のリスクを軽減できる。 しかし、古典的なノイズがなくても、古典的コヒーレントプローブを用いた従来のMIP測定のSNRは基本的にショットノイズによって制限される。 ここでは、シード光パラメトリック増幅により発生するツインビームを用いたサブショットノイズMIP測定を実演する。 ツインビームの平衡検出は、コヒーレントビームを用いて確立されたショットノイズレベル以下で、ノイズを5dB以上抑制する。 基礎実証として,バランスの取れたツインビーム検出を用いて液体水からのMIP信号を計測し,バランスの取れたコヒーレントビーム検出に対して2dB以上のSNR向上を実現する。

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