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High-speed complex phase retrieval of light propagating through optical turbulence: spatiotemporal characteristics
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85212395327
DOI 10.1117/12.3031774
Año 2024
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Optical turbulence distorts beam amplitude and phase, causing spreading, wandering, and irradiance fluctuations. Reconstructing perturbed beams’ complex fields is experimentally challenging due to these dynamic effects. Our complex phase retrieval technique, using binary amplitude modulation with a DMD and high-speed camera, characterizes collimated beams through turbulence and overcomes interferometric limitations. Conventionally, phase retrieval modulates optical fields via random coded apertures (RCA) to recover amplitude and phase without prior knowledge, solving ill-posed problems with phase-lift algorithms. Our previous approach required ≥ 20 apertures, increasing acquisition time and complexity. We designed a new coded aperture, reducing time and enhancing quality over traditional RCA. Then we apply a novel deep-learning phase unwrapping algorithm enabling efficient unwrapping of phases with turbulence-induced branch point singularities manifesting as vortices. This is the first experimental observation of turbulence complex wavefronts reconstructed with high spatial resolution and sampling rate. We discuss observed statistical properties and compare with current models.

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Pérez, Darío G. - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
2 Cofré, Aarón - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
3 Scherz, Pablo - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
4 Romero, Bastián - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
5 Peters, Eduardo - Universidad de Los Andes, Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was supported in part by Agencia Nacional de Investigaci\u00F3n y Desarrollo (ANID), Chile (ANILLO ATE220022; ALMA 31220004; FONDECYT 1211848; DOCTORADO NACIONAL 2024-21241559; FONDECYT Postdoctorado 3220561).

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