超振動

超振動とは、全体的に帯域制限された信号に、その最速フーリエ成分よりも高速に振動する局所的な部分が含まれる現象である。このアイデアはもともとヤキル・アハロノフに帰属し、マイケル・ベリーの研究によって広く知られるようになった。ベリーは、イングリッド・ドーブシーズも同様の結果を知っていたと指摘している。[ 1 ] [ 2 ]

2007 年、 Huang は、準周期的ナノホールアレイを透過した光の回折パターンで光超振動現象を実験的に観測しました。[ 3 ]回折限界よりもはるかに小さい光焦点が観測されました。結果は、エバネッセント波のないシミュレーションと一致しました。[ 4 ] 2009 年に、 Huang らは、任意の解像度で極端な光集中とイメージングを実現できる超振動マスクを設計するための理論モデルをさらに開発しました。[ 5 ]超振動を構築するための実際的な方法と、量子場の理論に対するその可能性についての議論は、Achim Kempfによって示されました。[ 6 ] Chremmos と Fikioris は、与えられた間隔内で任意の精度で目的の多項式を近似する超振動を構築する方法を提案しました。[ 7 ] 2013 年には、任意の形状の回折のない超振動光ビームの実験的生成が実証されました。[ 8 ] 2年後の2015年には、超振動によって回折限界よりも何倍も小さい特徴を生成できることが実験的に示されました。この実験は可視光を用いて行われ、35nmという解像度の向上が実証されました。[ 9 ] ケンプフとフェレイラは、[ 10 ]超振動は、超振動の回数に応じて指数関数的に、また超振動の周波数に応じて多項式的に増加するダイナミックレンジを犠牲にして得られることを証明しました。

超振動波形は、光学的超解像、すなわち回折限界を超える解像度などの工学的応用のための実用的なツールとして考えられている。[ 11 ] [ 12 ]

参照

参考文献

  1. ^ Berry, MV, 1994, 「Faster than Fourier」, 『Quantum Coherence and Reality; in celebration of the 60th Birthday of Yakir Aharonov』 (JS Anandan および JL Safko 編) World Scientific, Singapore, pp 55-65.
  2. ^ Berry, MV; Dennis, MR (2009). 「 D次元における単色波の自然超振動」. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical . 42 (2) 022003. doi : 10.1088/1751-8113/42/2/022003 . S2CID 120985111 . 
  3. ^ファン、フーミン;ゼルデフ、ニコライ。チェン、イーファン。ハビエル・ガルシア・デ・アバホ、F. (2007)。 「ナノホールアレイによる光の集束」。応用物理学の手紙。90 (9): 091119. arXiv :物理学/0611056。Bibcode : 2007ApPhL..90i1119H。土井: 10.1063/1.2710775。S2CID 10434523。 
  4. ^ Huang, Fu Min; Chen, Yifang; Garcia De Abajo, F Javier; Zheludev, Nikolay I. (2007). 「超振動による光学的超解像」(PDF) . Journal of Optics A: Pure and Applied Optics . 9 (9): S285– S288. doi : 10.1088/1464-4258/9/9/S01 .
  5. ^ Huang, Fu Min; Zheludev, Nikolay I. (2009). 「エバネッセント波を使用しない超解像」. Nano Letters . 9 (3): 1249– 1254. arXiv : 0812.0508 . Bibcode : 2009NanoL...9.1249H . doi : 10.1021 / nl9002014 . PMID 19182908. S2CID 14091064 .  
  6. ^ Kempf, Achim (2000). 「ブラックホール、帯域幅、そしてベートーベン」. Journal of Mathematical Physics . 41 (4): 2360– 2374. arXiv : gr-qc/9907084 . Bibcode : 2000JMP....41.2360K . doi : 10.1063/1.533244 . S2CID 14858993 . 
  7. ^ Chremmos, Ioannis; Fikioris, George (2015). 「任意の多項式形状を持つ超振動」 . Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical . 48 (26) 265204. arXiv : 1504.04822 . Bibcode : 2015JPhA...48z5204C . doi : 10.1088/1751-8113/48/26/265204 . S2CID 119137509 . 
  8. ^ Greenfield, Elad; Schley, Ran; Hurwitz, Ilan; Nemirovsky, Jonathan; Makris, Konstantinos G.; Segev, Mordechai (2013). 「任意形状の回折のない超振動光ビームの実験的生成」 . Optics Express . 21 (11): 13425– 13435. Bibcode : 2013OExpr..2113425G . doi : 10.1364/oe.21.013425 . PMID 23736595. S2CID 31157421 .  
  9. ^ David, Asaf; Gjonaj, Bergin; Blau, Yochai; Dolev, Shimon; Bartal, Guy (2015). 「平面金属–酸化物–シリコン導波路における可視光のナノスケール成形と集束」 . Optica . 2 (12): 1045– 1048. Bibcode : 2015Optic...2.1045D . doi : 10.1364/OPTICA.2.001045 .
  10. ^ Ferreira, PJSG; Kempf, A. (2006). 「超振動：ナイキスト周波数よりも高速」（PDF） . IEEE Transactions on Signal Processing . 54 (10): 3732– 3740. Bibcode : 2006ITSP...54.3732F . doi : 10.1109/TSP.2006.877642 . S2CID 17467946 . 
  11. ^ Thomson, Laura C.; Boissel, Yannick; Whyte, Graeme; Yao, Eric; Courtial, Johannes (2008). 「光ピンセットによる超解像ホログラフィーのシミュレーション」(PDF) . New Journal of Physics . 10 (2) 023015. Bibcode : 2008NJPh...10b3015T . doi : 10.1088/1367-2630/10/2/023015 .
  12. ^ Zheludev, Nikolay I. (2008). 「回折限界とは何か？」Nature Materials . 7 (6): 420– 422. Bibcode : 2008NatMa...7..420Z . doi : 10.1038/nmat2163 . PMID 18497841 . S2CID 30418364 .  

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