Phase Conjugation and Negative Refraction Using Nonlinear Active Metamaterials
我们目前的实验演示相位共轭使用非线性超材料元件。从理论上证明了加载变容二极管的有源开口环谐振器在参数泵浦和适当频率照射时可以作为相位共轭或时间反转的离散元件。超材料元件的制造和实验表明，产生一个时间反转的信号。测量证实，相位共轭元件的离散阵列作为一个负折射的时间反转RF透镜只有0.12 $λ$厚。
2010-08-11 physics.optics
Terahertz metamaterials for linear polarization conversion and anomalous refraction
极化是电磁波的基本特性之一，在信号传输和灵敏测量中传递着有价值的信息。用于先进偏振控制的传统方法对材料性能提出了苛刻的要求，并且仅获得有限的性能。在这里，我们展示了基于超材料的超宽带、高效的太赫兹偏振转换器，它能够将线性偏振态旋转成正交偏振态。基于这些结果，我们创建能够实现近乎完美的反常折射的超材料结构。我们的工作为创造高性能光子器件开辟了新的机会，并使新兴的超材料功能应用于技术上困难的太赫兹频率制度。
2013-08-14 physics.optics
Negative refraction in Al:ZnO/ZnO metamaterial in the near-infrared
贵金属如金和银是超材料器件的主要金属构建块。然而，由这些金属制造亚波长尺寸的结构元件严重限制了器件的光学性能，并且使光波长范围内的几乎所有超材料器件的制造工艺复杂化。作为贵金属的替代品，我们建议使用重掺杂的氧化物半导体，在近红外线中提供功能和制造优势。在这封信中，我们报告了一个实验演示的负折射在近红外超材料设备，设计和制造使用铝掺杂氧化锌。
2011-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The Photonic Band theory and the negative refraction experiment of metallic helix metamaterials
我们首次发展了一种理论来计算和解释金属螺旋周期阵列的光子能带结构。能带结构的有趣特征包括精巧的纵向和圆偏振本征模、宽的偏振间隙[Science 325，1513（2009）]，并且螺旋对称性保证了在偏振间隙的两侧存在负群速度带和以固定频率钉扎在区域边界处的带交叉。通过测量穿过三维真实螺旋超材料板的Gooshchen位移，首次实现了经由手性途径的负折射的直接证明[Science 306，1353（2004）]。
2010-06-14 physics.optics
Numerical simulations of negative-index refraction in wedge-shaped metamaterials
数值模拟了由开口环谐振器（SRR）和金属丝组成的楔形结构，以评估其折射行为。四个频带，即阻带，左手带，超低折射率带，和正折射率带，区分根据折射场分布。在左手波段，楔形体内部的相速度为负，在不同频段的折射行为符合斯涅耳定律。我们的结果证实了负折射率确实存在于这样的复合超材料，也提供了令人信服的支持，以前的斯涅耳定律的实验结果。
2005-08-10 physics.comp-ph physics.optics
Chalcogenide hyperbolic metamaterial with switchable negative refraction
硫系玻璃是一种特殊的材料，其在相变时显示出宽的光学特性对比度，并且被高度研究用于可重构电子和纳米光子器件。在这里，我们报告了第一个基于硫族化物玻璃的非易失性、可切换双曲超材料的概念验证演示。通过使用$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$（GST）合金作为多层纳米复合结构的组分之一，并利用其相变特性，我们展示了一种双曲超材料，其中I型双曲色散$(ε_{\perp} < 0, ε_{\parallel} > 0)$可以从近红外到可见光区域切换。这为可重构器件应用开辟了新的机会，例如成像、光学数据存储和传感。
2017-03-31 physics.optics
Negative Index of Refraction in Optical Metamaterials
平行金纳米棒对的阵列被示出在1.5微米的光通信波长处具有负折射率n '=-0.3。这种效应是由纳米棒对中的等离子体共振引起的，用于光的电和磁分量。折射率检索从直接的相位和振幅测量的透射和反射，这都是非常符合我们的有限差分时域模拟。折射主要取决于透射波的相位，这强调了相位测量在寻找n '中的重要性。
2005-04-27 physics.optics
Negative refraction in (bi)-isotropic periodic arrangements of chiral SRRs
提出并证明了由手性开口环谐振器周期性排列制成的双各向同性和各向同性负折射率（NRI）三维超材料。这些超材料的特性和设计的分析理论提供和验证仔细的全波电磁模拟。研究结果为设计由单一夹杂物制备的三维双各向同性和各向同性NRI超材料奠定了基础。
2007-12-21 physics.optics
Metamaterial analog of a black hole shadow: An exact ray-tracing simulation based on the spacetime index of refraction
在这封信中，我们首先证明了球对称时空中各向同性坐标下的零测地线方程与平坦时空中各向同性介质中的光线轨迹方程是相同的。基于这个类比，我们引入了一个精确的模拟光线轨迹在这些时空和超材料的时空折射率方面的类似物。作为不稳定的光轨迹，光子球在这些超材料类似物中以{ \it精确}与相应的黑洞几何形状相同的径向距离形成。使用相同的光线追踪模拟，我们发现了一个简单的黑洞阴影的模拟物，它是由史瓦西黑洞的超材料模拟物形成的，遮蔽了它的模拟视界附近的一条光源线。
2022-08-11 gr-qc physics.optics
Optical anisotropic metamaterials: Negative refraction and focusing
我们设计了具有不同结构的三维金属纳米线介质，并通过数值计算证明了它们的色散关系是双曲线的，从而证明了它们可以是均匀有效的不确定各向异性介质。对于有限平板，利用一个很好的拟合过程，以获得色散关系，我们检索的有效折射率。真实3D线介质的伪聚焦与具有线介质的有效介电常数张量的均匀介质非常一致。研究还表明，在长波长极限下，三维线介质的双曲色散关系即使对于倏逝模也是有效的。
2009-07-06 physics.optics
Polarization-sensitive propagation in an anisotropic metamaterial with double-sheeted hyperboloid dispersion relation
从纯波传播的角度研究了具有双曲面色散关系的各向异性异向介质（AMM）中的偏振敏感传输。我们表明，TE和TM偏振波呈现出显着不同的特性，这取决于偏振。在与AMM相关联的界面中可以发生全向全反射和斜向全透射。如果满足适当的条件，一个偏振波呈现全折射，而另一个呈现全反射。我们发现，通过旋转AMM的主轴，使得一个偏振波负折射，而另一个偏振波正折射，可以实现相反的两性折射。偏振敏感特性允许我们在一定条件下构造两种类型的高效偏振分束器。
2008-02-20 physics.optics
Asymmetric Negative Refraction in Nonlocal Double-Wire Metamaterials
Instituto de Telecomunicações and Department of Electrical and Computer Engineering, University of Coimbra（科英布拉大学电信研究所与电气与计算机工程系）；Photonics Initiative, Advanced Science Research Center, City University of New York（纽约市立大学高级科学研究中心光子学倡议项目）；Physics Program, The Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院物理学项目）；University of Lisbon–Instituto Superior Técnico and Instituto de Telecomunicações（里斯本大学高等技术学院与电信研究所）
本研究展示异质双线超材料通过非局域响应实现损耗非对称双曲色散，产生角度选择性的非对称负折射，为定向能量传输和角度选择性波控提供新途径。
2026-09-29 physics.optics
Robust wedge demonstration to optical negative index metamaterials
提出了一种稳健的楔形设置来明确地证明负折射率超材料的负折射。我们将我们的装置应用于文献中的几种光学超材料，并清楚地观察到负折射现象。这进一步巩固了所报道的负折射率特性。结果表明，出射光束通过楔形体时，一般存在横向位移。我们推导出一个简单的表达式来计算这个光束的位移，有趣的是，它为我们提供了一个策略，以定量估计的楔形材料（Im[n]）的损失。此外，我们提供了一种超材料的设计，与纳米压印光刻兼容，在可见光区（黄光波长附近）显示负折射率。利用多层体系反演方法提取了超材料的有效折射率。它也通过我们的楔形装置直观地表征，以展示相应的折射现象。
2014-05-31 physics.optics
Metameterial refraction characteristics within the millimeter-wave range
在毫米波范围内，实验研究了超材料目标中辐射折射的相位延迟、光谱、方向和角度依赖性。它已被证明的角度和光谱依赖性有一个复杂的结构，这表现出典型的正负折射率的属性。此时，在与超材料结构元件的尺寸相当的辐射波长间隔中发生折射性质的变化。
2013-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A copper negative index metamaterial in the visible / near-infrared
我们提出了一种在可见光/近红外波长具有负折射率的等离子体铜超材料的设计。利用数值模拟，我们证明了负折射的铜超材料棱镜，并执行参数提取技术，以验证的有效，介电常数和磁导率的符号。我们提出的设计具有与在可见光/近红外范围内工作的类似银基超材料相当的品质因数。这些发现对可见/近红外低成本等离子体激元器件和负折射率超材料的设计具有重要意义。
2011-08-22 physics.optics
Three-dimensional negative index of refraction at optical frequencies by coupling plasmonic waveguides
我们确定了一条路线，实现负折射率在光学频率的基础上耦合等离子体波导，支持向后波。我们展示了如何利用金属-介质波导对中的模态对称性来实现相位和能量的负折射。通过适当地控制相邻波导之间的耦合，可以在400 nm的自由空间波长处实现由表现出-1的各向同性折射率的一维多层堆叠组成的超材料。这里开发的一般概念可能会激发新的低损耗超材料设计接近金属等离子体频率。
2010-05-04 physics.optics
Conical diffraction and the dispersion surface of hyperbolic metamaterials
双曲超材料是其中至少一个主介电常数为负的材料。我们描述的折射率表面，并由此产生的折射效应，双轴双曲超材料，与主介电常数$ε_1<0$，$0<ε_2\neqε_3$。在这种一般情况下，折射率表面的两个片相交形成圆锥奇点。我们推导出这些材料中圆锥折射的射线描述，并表明它在拓扑上和定量上不同于传统双轴材料中的圆锥折射。我们还发展了一个波动光学的描述，这使我们能够获得衍射图案形成的任意光束入射接近光轴。由此产生的图案缺乏圆对称性，因此与常规的正折射率材料中获得的图案有质的不同。
2014-07-04 physics.optics
Frozen light in periodic metamaterials
波在空间周期性介质（如光子晶体）中的传播可以与任何均匀物质有质的不同。当电磁波的波长与周期性结构的原始平移相当时，这种差异尤其明显。在这种情况下，周期性介质不能被分配任何有意义的折射率。尽管如此，在几乎任何光子晶体中都可以发现诸如光传播的某些方向的负折射和/或相反的相速度和群速度之类的特征。唯一的保留是，与假设的均匀左手介质不同，光子晶体在感兴趣的频率范围内基本上是各向异性的。现在考虑入射到半无限光子晶体上的平面波。例如，可以假设在正折射的情况下，群的法向分量和透射布洛赫波的相速度具有相同的符号，而在负折射的情况下，这些分量具有相反的符号。如果透射波群速度的法向分量为零，会发生什么？让我们称之为“零折射”的情况。初看起来，透射波群速度的零法向分量意味着入射波的全反射。但是我们证明了全反射并不是唯一的可能性。相反，透射波可以以具有巨大振幅和近切向群速度的异常掠射模式的形式出现。这种壮观的现象对入射平面波的传播频率和方向极其敏感。这些特性在许多应用中非常有吸引力，例如高次谐波产生和波混合、光放大和激光、高效超级棱镜等。
2006-09-16 physics.gen-ph physics.optics
Comment on 'Propagation and Negative Refraction,' IEEE Microwave Magazine, pp. 58-65, July/August 2012
我们讨论并澄清了最近一篇关于超材料负折射的文章中出现的一些误导性陈述。在这篇评论中，我们理顺了负折射和负折射率超材料背后的物理意义和潜在现象，并表明这些现象与因果关系完全一致。希望这篇评论能引起作者、评论者和读者的注意，使他们注意到大量支持单一界面负折射的严格分析、数值和实验证据，以避免重新引发误导而不是教育物理和工程界的争论。
2012-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Explicit Fresnel formulae for the absorbing double-negative metamaterials
研究了耗散双负超材料（DNMM）的光学性质，得到了全反射角的显式表达式，以及描述电磁波斜入射到界面上时DNMM对\textit{TE}和\textit{TM}电磁波偏振的反射和折射的正确的菲涅耳公式.研究了DNMM薄膜在正折射率（PIM）环境中的反射率和透射率。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Energy dispersion relation for negative refraction (NR) materials
针对具有负折射（NR）特性的超材料，建立了一般的能量色散关系。结果表明，吸收效应参与NR现象，并在NR发生的条件进行了讨论。NR的简单方程开发使用洛伦兹模型。
2011-02-17 physics.optics
Negative reflection and negative refraction in biaxial van der Waals materials
负反射和负折射是可以通过诸如双负超材料、双曲超材料和相位不连续超表面等平台实现的奇异现象。近年来，天然双轴范德华（vdW）材料，支持极端各向异性，低损耗，和高度限制的极化激元从红外到可见光区，正在成为有前途的候选人，平面反射和折射光学。在这里，我们引入三个自由度，即界面，晶体方向，和电调谐操纵的反射和折射的极化激元。由于界面和晶向的作用，面内对称性破缺，使得负反射和后向反射、正折射和负折射等反射和折射现象同时存在，并表现出很高的可调谐性。数值模拟结果与理论分析吻合较好。我们的研究结果提供了一个强大的配方实现负反射和折射的双轴vdW材料，铺平了道路的极化激元和界面纳米光学。
2022-04-23 physics.optics
Measurements of Broadband Negative Index in Space-Coiling Acoustic Metamaterials
我们报道了在一种超声波材料结构中获得宽带负折射率的实验证明。采用两种不同的方法来证明超材料的负折射率性质：从反射和透射测量中提取有效参数的一维提取，以及令人信服地显示对应于负折射的透射角的基于棱镜的二维测量。在后一种情况下观察到的透射角也非常符合在一维测量和数值模拟中获得的折射率。我们期望这种透明的超材料成为实际声学超材料设备的选择单位单元，这些设备需要宽带和显著的负折射率。
2012-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Negative Refraction Requires Strong Inhomogeneity
本文建立了明确的下限晶格单元的周期性结构（超材料和光子晶体）能够支持向后波和产生负折射的大小。在光学频率，这个结果意味着强烈的不均匀性，在这个意义上说，细胞的大小不能忽略不计相对于真空波长和布洛赫波长。
2007-09-28 physics.optics
Negative Refraction Gives Rise to the Klein Paradox
自2001年首次在实验上验证电磁负折射以来，异向介质的电磁负折射现象引起了人们越来越多的关注。它潜在地导致优于传统设备的应用，包括用于移动站的紧凑型天线、超过衍射极限的成像、以及高分辨率雷达，更不用说基础光学中的反常波传播。在这里，我们报告了超材料如何被用来模拟“自旋零粒子与强势垒相互作用的负折射”，这引起了克莱因悖论-一个违反直觉的相对论过程。我们解决了在量子和经典这两个完全不同的领域类似的波传播行为的基本物理。
2009-07-01 physics.optics quant-ph
Negative-Index Refraction in a Lamellar Composite with Alternating Single Negative Layers
负折射率在具有ε负（ENG）和μ负（MNG）材料交替堆叠的层状复合材料中实现。基于有效介质近似，理论上得到了这种层状复合材料同时具有负的有效介电常数和磁导率，并通过全波模拟得到了进一步的证明。因此，包括开口环谐振器和导线的著名左手超材料被解释为这种ENG-MNG层状复合材料的类比。此外，在有效介质近似下，ENG/MNG界面附近的压缩传播场被证明是具有反向相速度的左手表面波。
2005-08-17 physics.gen-ph physics.optics
Nanowire metamaterials with extreme optical anisotropy
我们研究了纳米线超材料在负折射波导、高性能偏振器和偏振敏感生物传感器方面的应用前景。我们证明了这些复合材料的行为受到纳米线的浓度，分布和几何形状的强烈影响，推导出基于各向异性纳米线的超材料中电磁的解析描述，并通过三维数值模拟探索我们方法的局限性。最后，我们举例说明了开发的方法上的例子，基于石英的高能量密度波导和非磁性负折射率成像系统的远场分辨率的六分之一的真空波长。
2006-12-05 physics.gen-ph physics.optics
Towards gravitationally assisted negative refraction of light by vacuum
在有限的时空范围内，电磁平面波在受引力影响的真空中的某些方向上的传播可以是这样的，即相速度矢量在时间平均的坡印廷矢量上投影为负。这一结论表明，除其他外，真空的引力辅助负折射。
2004-10-18 astro-ph physics.optics physics.space-ph
Negative refraction of a three-dimensional metallic photonic crystal
一种具有负有效折射率的超材料由具有嵌入泡沫中的金属基底的三维六边形晶格光子晶体制成。它已被模拟与Ansoft HFSSTM在7.0至12.0 GHz的频率范围内。实验验证了模拟结果，并在某些频率下验证了负折射。实验结果与模拟结果吻合良好。
2007-05-09 physics.optics
Optical Pulse Dynamics in Active Metamaterials with Positive and Negative Refractive Index
我们数值研究了双色光脉冲通过掺杂有活性原子的超材料的传播，使得脉冲的载波频率与$Λ$配置中的两个原子跃迁共振，并且一种颜色在正折射区传播，另一种在负折射区传播。在这种超材料中，一种共振颜色的光以正群速度传播，另一种以负群速度传播。我们研究这些向前和向后传播的波的非线性相互作用，并发现自陷波，反向传播的辐射波，和热点的介质激发。
2013-02-01 nlin.PS physics.optics
Comment on 'Towards gravitationally assisted negative refraction of light by vacuum'
参考文献arXiv：physics/0408021声称时空的无物质区域可以支持电磁波，对于电磁波，相速度3矢量与功率流3矢量方向相反。这是\cite{ML}中采用的负屈光定义。我们在这里表明，这不可能发生在电磁能量密度为正的时空区域。
2004-10-01 physics.optics physics.space-ph
Demonstration of negative refraction induced by synthetic gauge fields
负折射现象通常需要负折射率或相位不连续性，这可以使用超材料或超表面来实现。最近的理论提出了一种基于合成规范场的负折射的新机制，它影响经典波，就像它们是电磁场中的带电粒子一样，但迄今为止还没有在实验中得到证明。在这里，我们报告的规范场诱导的负折射的扭曲双层声学超材料的实验演示。双层扭曲产生了一个合成的规范场，用于在投影的二维几何形状内传播的声波，其中规范场的幅度由沿着第三维的波数的选择参数化。后向传播模式的波导也表现在一个三层结构，实现强规范场。这些结果为在合成材料中实现负折射提供了另一种途径。
2021-01-12 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Negative refraction by a virtual photonic lattice
对光子学和超材料的研究不断挑战我们对光的行为的直观理解。近年来，我们已经看到了负折射，光通过平板聚焦，“完美”棱镜和“隐形衣”[1-6]。通常理解，这种不寻常行为的原因是强（异常）色散，即，材料特性对光的频率的依赖性。色散可以是由于材料的自然微观共振（如表面等离子体激元-极化激元），或者是由于周期性晶格的有效共振（带隙）（如光子学[7-9]）。超材料采用了两种方法中较好的一种，它代表了一个周期性的亚波长粒子阵列，这些粒子被调谐到特定的频率波段共振。然而，目前，我们对有限尺寸的周期性光子晶体或超材料样品对宏观性质（如折射）的影响只有非常基本的理解。然而，每一个有限的介质物体是一个中等质量的谐振器，其本征模式形成一个虚拟的光子晶格，具有自己的角带隙和优选的传播方向。在这里，我们表明，这种虚拟晶格产生非平凡的实际效果，甚至均匀的介质谐振器可能会产生负作用，没有负或周期性调制的介电常数/磁导率。我们还提出了一种简单的方法来控制周期的虚拟光子晶格通过改变谐振器的横向尺寸。我们的研究表明了三维共振现象在光学中的重要性，并可能导致具有不寻常特性的新光学器件。
2008-05-06 physics.optics
Surface plasmon driven scalable low-loss negative-index metamaterials at visible spectrum
我们证明了薄金属膜的表面等离子体激元与其周围的纳米结构的周期性阵列相互作用，可以利用在可见光谱，同时具有负的介电常数和磁导率的大块负折射率超材料。这些表面等离子体激元驱动的超材料具有高的品质因数，并且可以被任意调谐以在可见光谱中的任何波长下并且可能在紫外光谱下操作。我们用数值方法证明了这一想法的超材料结构，表现出强磁响应，导致在绿色区域的电磁波谱在536 nm的负折射率与3.67的品质因数。我们还表明，通过简单地改变构成材料，因此通过修改下面的表面等离子体激元色散，该结构的工作波长可以蓝移到紫色区域在406 nm的品质因数为2.27。与基于渔网结构的可见超材料方法相比，我们提出的方法提供了一种频率更可扩展的方式，可以在可见光和可能的紫外波长下实现负折射率，并具有高品质因数。
2011-11-15 physics.optics
Why is the refractive index cannot be negative
事实证明，对于左手超材料和通常的负折射介质，折射率不能明确输入，也不能被认为是真实的，尤其是负的。上述介质的索引并不方便
2014-11-17 physics.optics
Localization length calculations in alternating metamaterial-birefringent disordered layered stacks
本文对非相关厚度无序条件下的超材料-双折射交替随机叠层中的局域化长度进行了详细的理论和数值分析。当考虑“标准”各向同性层（具有正折射率）而不是超材料层时，最近已经报道了类似的结构来抑制$\it{p}$ -偏振光的布鲁斯特离域，从而提供了产生偏振不敏感的宽带反射的通用手段。然而，与平均层厚度$a_0$相比，这种局部化的增强对于短波长$λ$是有效的。在较高的波长，我们恢复布鲁斯特异常$\it{p}$偏振态阻碍了显着的本地化的光。为了在更宽的波长范围内实现更好的定位，我们用负折射率超材料取代了传统的各向同性层，在近红外范围内呈现低损耗和恒定的折射率。其结果是，我们的数值计算表现出线性依赖的本地化长度与$λ$（在区域$5 <λ/a_0 < 60$）减少布鲁斯特异常在两个以上的数量级相对于标准的各向同性计划在斜入射。这种增强的本地化实际上是独立的厚度无序的种类，也举行弱折射率无序。
2015-05-31 physics.optics
Near-infrared negative-index metamaterials consisting of multiple layers of perforated metal-dielectric stacks
在本文中，我们数值模拟了一个近红外负折射率超材料（NIM）板组成的多层穿孔的金属-电介质叠层，并表现出低虚部的负折射率的波长。使用两种不同的数值方法得到的有效折射率是一致的。通过计算超材料内部的场，验证了反向相位传播。这些结果指出了一种新的低损耗厚超材料在光频率的设计。
2006-05-23 physics.optics
Surface plasmons in metamaterial cavities
University College London（伦敦大学学院）
本文研究非俘获超材料腔中具有负折射率的表面等离子体激元散射问题，表征了支持该现象的折射率条件，并证明相应共振态超多项式接近实轴，同时给出其数量渐近公式与局域化性质。
2026-10-08 math-ph math.AP math.MP
Optical left-handed metamaterials made of arrays of upright split-ring pairs
电磁超材料是一种人造结构，具有自然材料无法达到的新特性，如负折射率。尽管微波频率下的负折射率材料（NIM）已于2001年得到证实，但设计用于光学频率的NIM仍然具有挑战性，特别是那些同时具有负介电常数和负导磁率的NIM [称为左手超材料（LHMS）]。在这里，通过超越人工电子和磁性元原子的组合来设计NIM的传统概念，我们提出了一种新的LHM组成的阵列的简单的直立分裂环对工作在近红外区域。我们的电磁模拟揭示了潜在的机制，耦合的两个环可以同时激发电和磁共振。该结构的最高折射率为-2，最高品质因数为21，具有良好的空气匹配阻抗和180 nm的双负带宽，优于许多以前的建议。我们还数值模拟了这种超材料在单层和楔形透镜中的负折射。
2018-01-12 physics.app-ph physics.optics
Negative refractive index and higher-order harmonics in layered metallodielectric optical metamaterials
我们研究了光在三维双周期Ag/TiO 2多层超材料中的传播，该超材料由工作在可见光和紫外光谱范围内的耦合等离子体波导组成。对于这些频率，波导平面中的光传播由负相速度描述，而对于正交方向的光传播由大量谐波组成的布洛赫波描述。因此，该材料通常不能用单一的相位指数来描述：将布洛赫波分解为不同的谐波，我们表明，对于感兴趣的波长范围，正指数m=1的谐波在正交方向上主导光的传播。数值模拟和光学折射实验证实了这些结果的双周期Ag/TiO 2多层超材料棱镜在380-600 nm的光谱范围内，这表明与右手谐波相关的正折射占主导地位。研究的等离子体轮廓，我们发现，尽管发生多个谐波的双周期结构可以作为一个平面透镜：对于一个平板组成的整数个单位细胞的所有谐波退化和建设性地干涉在图像平面。这项工作确定了许多三维周期性超材料的设计相关的重要考虑因素。
2014-04-18 physics.optics
Negative refraction of light in an atomic medium
本文通过精确模拟展示原子介质中无需人工超材料的光负折射，在现有实验系统中实现高透射，基于集体激发能带解释且对缺陷鲁棒、可被亚辐射增强。
2024-12-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Three-dimensional Negative-Refractive-Index Metamaterials Based on All-Dielectric Coated Spheres
提出并理论证明了一种由全介质纳米球构成的三维光学负折射率超材料。这种超材料是由两种介电纳米球组成的同心壳层嵌入到宿主介质中。基于Mie的扩展有效理论表明，由于强Mie共振，电介质芯和电介质壳分别提供负磁导率和负介电常数。在耦合谐振频率范围内，可以实现负折射率。
2010-04-27 physics.optics
Octonacci Photonic Crystals with Negative Refraction Index Materials
研究了一维光子准晶中$s$偏振（TE）和$p$偏振（TM）波的透射谱，该准晶由$_{2}$和\textit{metamaterials}交替层组成，按照Octonacci序列排列.利用麦克斯韦方程组和传输矩阵技术，导出了垂直和斜入射光场传输的透射谱。我们假设超材料的介电常数和磁导率为Drude-Lorentz型色散响应。对于垂直入射的光波，我们观察到光谱不具有自相似性和镜像对称性，并且也没有光学带隙。同样对于垂直入射波，当入射角$θ_{C} = 0^{\circ}$在特定频率范围内时，我们显示了全透射区域。
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A gradient index metamaterial
超材料--具有定制电磁响应的人工结构材料--可以被设计成具有现有材料难以实现的特性。在这里，我们提出了一种结构化的超材料，基于导电开口环谐振器（SRR），它具有一个恒定的空间梯度的有效折射率。我们通过测量微波束在宽频率范围内的复合超材料的平板的偏转，实验证实了梯度。梯度折射率超材料代表了开发梯度折射率透镜和类似光学器件的替代方法，其可能是有利的，特别是在较高频率下。特别是，我们提出的梯度折射率材料可能适用于太赫兹应用，其中磁共振响应的SRR最近已被证明。
2004-07-13 physics.optics
Fixed-Attention Mechanism for Deep-Learning-Assisted Design of High-Degree-of-Freedom 3D Metamaterials
本研究将新颖的固定注意力机制引入深度学习框架，用于高自由度3D等离激元超材料的正向预测与逆向设计，相比无注意力网络将预测准确率提升48.09%，显著降低计算成本并实现复杂纳米结构的实时优化。
2025-03-31 physics.optics
Nonlinear left-handed metamaterials
我们分析了具有负折射的微结构材料，即所谓的左手材料的非线性特性。我们证明了磁导率对场强的依赖性，允许改变材料的性质，从左到右手和回来。利用时域有限差分方法，研究了波在非线性左手介质平板中的传输，并预测了时间孤子的存在。我们还表明，非线性左手材料可以支持TE和TM偏振的自陷局域光束，空间电磁孤子。这种孤子表现为对称或反对称的单峰和多峰光束，它们的存在是由于磁非线性和负磁导率的有效区域。
2004-10-27 nlin.PS physics.gen-ph physics.optics
Gain assisted harmonic generation in near-zero permittivity metamaterials made of plasmonic nanoshells
我们研究了由球形等离子体纳米壳层组成的增益辅助的近零介电常数超材料中的增强谐波产生过程。我们报告的存在下，窄带功能的传输，反射和吸收诱导的活性材料的存在下的核心内的纳米壳。用于实现近零有效介电常数条件的阻尼补偿机制也引起场局部化和强度的显著增加，从而增强线性吸收。当只考虑金属非线性时，通过探测在近零介电常数条件附近的结构获得的二次和三次谐波产生效率接近值高达低至的辐照度值。这些结果清楚地表明，一个相对简单的路径，现在存在的发展奇异的和极端的非线性光学现象，在千瓦/厘米2的范围
2012-10-05 physics.optics
Broad-Band Negative Refraction via Simultaneous Multi-Electron Transitions
分析了固体和多原子分子中影响负折射的各种因素。我们发现，这种负折射显着的影响，同时多电子跃迁具有相同的过渡频率和偶极子在不同的本征态的重新分配。我们发现，这些同时发生的多电子跃迁和增强的跃迁偶极子使负折射的带宽至少扩大了一个数量级。这项工作提供了超材料和莫比乌斯带之间的额外联系。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Anomalous propagations of electromagnetic waves in anisotropic media with a unique dispersion relation
研究了电磁波在各向同性介质和具有唯一色散关系的各向异性介质界面上的反射和折射行为。我们发现，在这种各向异性介质中，尽管$E$和$H$偏振波的色散关系相同，但$E$偏振波和$H$偏振波的折射角（无论是相还是能流）都是相反的。对于某一偏振波，其波矢和能流的折射行为也有很大的不同。研究发现，在不同的介电常数和磁导率张量符号组合下，波在各向异性介质中表现出不同的传播特性。在特殊的各向异性介质中还发现了一些有趣的传播特性，如两性折射、$E$偏振波和$H$偏振波的斜向全透射以及临界角的反演。这种特殊的各向异性介质可以通过超材料实现，并导致潜在的应用，例如制造比传统的偏振分离器效率更高的偏振分离器。
2006-05-10 physics.gen-ph physics.optics
Explaining negative refraction without negative refractive indices
利用阵列理论，可以在不赋予棱镜负折射率的情况下解释通过三棱镜的负折射。对于光束入射到楔形物上的情况，阵列理论准确地预测了光束通过棱镜的透射角，并提供了发生负折射的频率间隔的估计。负折射效应不仅发生在由传统的超材料晶胞（诸如磁介电球体）制成的棱镜中，而且发生在由完全填充的均匀晶胞制成的固体棱镜中。在这两种棱镜中，棱镜都具有阶梯形状，因为它们是由立方晶胞构成的。由每个单位单元赋予的大相位延迟，与阶梯形状的透镜相结合，为负折射创造了必要的条件。使用时域有限差分法的全波模拟表明，阵列理论准确地预测了固体棱镜和磁介质球制成的棱镜的光束传输角。
2017-12-09 physics.optics
Controllable Optical Negative Refraction and Phase Conjugation in Graphene
光学超材料的发展已经导致了显着的物理特性，包括隐形，光学磁性和负折射的演示。后者引起了特别的兴趣，主要是因为它有望实现超分辨率成像。近年来，负折射现象已被等离子体材料和非线性离散元件所证实。然而，负折射在光学频率的广泛使用受到高损耗和强色散效应的限制，这通常将操作限制在窄频带。在这里，我们使用简并四波混频（d-4 WM）来证明在石墨烯界面处的可控负折射，石墨烯界面充当高效的相位共轭表面。该方案由于非线性材料的厚度非常小而具有非常低的损耗，并且由于石墨烯的线性能带结构而确保宽带操作。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Wave propagation in the anisotropic media with single-sheeted hyperboloid dispersion relation
研究了具有单层双曲面色散关系的各向异性异向介质中波的传播。基于边界条件和色散关系，我们发现，相反的两性折射，使E-（或H-）偏振波是正折射，而H-（或E-）偏振波是负折射，可以发生在界面处与各向异性超材料。在一定条件下，E偏振波和H偏振波都可以表现出相同的单叶双曲面或直色散关系，但两种偏振波表现出不同的传播特性。我们期望基于这种独特的两性折射特性，可以得到一些潜在的器件应用。
2006-11-21 physics.optics
A Visible Metamaterial with Low Loss Made by Bottom-Up Self-Assembly
自2001年引入人工设计的负折射率超材料（NIM）以来，其非凡的电磁特性，这是天然材料无法获得的，不断吸引着许多研究人员对其进行研究。在过去的十年中，谐振频率从千兆赫兹一直移动到更高频率的各种类型的NIM已经实现。在实际应用中，实现可见光波段的负折射是近红外光学系统研究的一个重要目标。根据有效介质理论，NIM的内部结构单元必须在远小于工作波长的尺度上。
2013-01-16 physics.optics
Gate-tunable negative refraction of mid-infrared polaritons
负折射提供了一个有吸引力的平台，操纵中红外和太赫兹辐射的分子传感和热辐射的应用。然而，其基于可用的超材料和等离子体介质的实现提出了与光学损耗、有限的空间限制以及在该光谱范围内缺乏主动可调谐性相关的挑战。在这里，我们证明了门可调负折射在中红外频率使用混合拓扑极化激元在范德华异质结构与高空间限制。我们实验可视化广角负折射表面极化激元的α-MoO 3薄膜部分装饰有石墨烯，经历平面纳米级聚焦到1.6%的自由空间波长。我们的原子厚异质结构通过避免折射界面处的散射损耗而优于传统的体材料，同时通过电选通实现主动可调谐性。我们提出极化激元负折射作为一个有前途的平台，红外应用，如电调谐超分辨率成像，纳米级热操纵，和分子传感。
2022-10-13 physics.optics
