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Fresnel diffractograms from pure-phase wave fields under perfect spatio-temporal coherence: Non-linear/non-local aspects and far-field behavior

Trost, F. 1; Hahn, S. 1; Müller, Y. 1; Gasilov, S. 2; Hofmann, R. 2; Baumbach, T. 1,2
1 Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung (LAS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Recently, the diffractogram, that is, the Fourier transform of the intensity contrast induced by Fresnel free-space propagation of a given (exit) wave field, was investigated non-perturbatively in the phase-scaling factor S (controlling the strength of phase variation) for the special case of a Gaussian phase of width √w. Surprisingly, an additional low-frequency zero σ* = σ*(S, F) >0 emerges critically at small Fresnel number F (σ proportional to square of 2D spatial frequency). Here, we study the S-scaling behavior of the entire diffractogram. We identify a valley of maximum S-scaling linearity in the F − σ plane corresponding to a nearly universal physical frequency ξml = (0:143 ± 0.001)w−1/2. Large values of F (near field) are shown to imply S-scaling linearity for low σ but nowhere else (overdamped non-oscillatory). In contrast, small F values (far field) entail distinct, sizable s-bands of good S-scaling linearity (damped oscillatory). These bands also occur in simulated diffractograms induced by a complex phase map (Lena). The transition from damped oscillatory to overdamped non-oscillatory diffractograms is shown to be a critical phenomenon for the Gaussian case. ... mehr

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS)
Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung (LAS)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2017
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2045-2322
urn:nbn:de:swb:90-781284
KITopen-ID: 1000078128
HGF-Programm 56.03.30 (POF III, LK 01) Soft Matter, Health and Life Sciences
Erschienen in Scientific reports
Verlag Nature Research
Band 7
Seiten 17706
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Schlagwörter X-rays
Nachgewiesen in Scopus
Web of Science
Dimensions
OpenAlex

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000078128
Veröffentlicht am 08.01.2018
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1038/s41598-017-17493-w
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Zitationen: 2
Web of Science
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Dimensions
Zitationen: 2
Seitenaufrufe: 368
seit 04.05.2018
Downloads: 309
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Cover der Publikation
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