Controlling Strong Electromagnetic Fields at a Sub-Wavelength Scale
我们研究了金属屏幕上两个亚波长凹槽的光学响应，两个亚波长凹槽相隔一段亚波长距离。我们表明，法布里-珀罗模式，已经观察到在一维周期性光栅和已知的单缝，分裂成两个共振在我们的系统中：一个对称的模式与一个小的Q-因子，反对称的一个，导致更强的光增强。这种行为的结果从近场耦合的凹槽。此外，第二入射波的使用允许根据两个入射波之间的相位差来控制光子在我们选择的凹槽中的定位。该系统实际上是一个远场操作的亚波长光开关。
2006-02-20 physics.optics
Design of Electromagnetic Cloaks and Concentrators Using Form-Invariant Coordinate Transformations of Maxwell's Equations
应用麦克斯韦方程组的形状不变的空间坐标变换的技术可以促进具有独特的电磁或光学功能的结构的设计。在这里，我们说明了在一个正方形的电磁斗篷和一个全向电磁场集中器的设计中的变换光学方法。的转换方程描述和设备的功能是数值确认的二维有限元模拟。提出的两种设备表明，变换光学方法导致复杂的，各向异性和不均匀的材料具有良好的定向和独特的电磁行为的规范。
2007-06-17 physics.optics
Controlling multi-wave mixing signals via photonic band gap of electromagnetically induced absorption grating in atomic media
实验证明，在五能级原子系综中，缀饰多波混频（MWM）和电磁感应吸收（EIA）光栅对探测光的反射可以共存。反射来自EIA光栅的光子带隙（PBG），其比EIT光栅的PBG宽得多。因此，与EIT型光子带隙相比，EIA型光子带隙能够反射更多的来自探针的能量，从而能够有效地影响MWM信号。EIA型和EIT型光子带隙可以通过多个参数来控制，包括频率失谐、传播角度和所涉及的光场的功率。此外，还研究了同时考虑线性和三阶非线性折射率的EIA型光子带隙。理论分析与实验结果吻合较好。该研究在全光通信和信息处理领域具有潜在的应用价值。
2013-12-12 physics.atom-ph physics.optics
Controlling Plasmonic Catalysis via Strong Coupling with Electromagnetic Resonators
本研究提出通过谐振器结构与等离激元纳米粒子的强耦合控制等离激元催化，利用实时密度泛函理论与麦克斯韦方程组自洽耦合的原子尺度方法，实现对光谱重叠的调控，为非侵入性增强催化并动态响应催化剂劣化提供新途径。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Electromagnetic beam modulating through transformation optical structures
基于坐标变换下形式不变的麦克斯韦方程组的变换介质概念为操纵电磁场开辟了新的可能性。在本文中，我们报告应用有限嵌入坐标变换法设计电磁束调制装置在笛卡尔坐标系和柱坐标系。通过不同的坐标变换设计变换光学结构的材料本构张量，既可以通过平板调制入射高斯平面波的束宽，也可以通过圆柱壳调制全向光源的波传播方向。我们提出的设计程序和全波电磁仿真，清楚地确认所提出的光束调制设备的性能。
2008-06-06 physics.class-ph physics.optics
Fourier modal method and coordinate transformation method under nonclassical electromagnetic boundary condition for the electromagnetism of mesoscale metallic nanostructures
本文将非经典电磁边界条件（NEBC）纳入适用于三维弯曲光子结构的傅里叶模态法（FMM）和坐标变换法（C method），为介观金属纳米结构中的非经典量子效应电磁建模提供了物理直观且高效的计算方法。
2025-06-28 physics.optics
Optical design of reflectionless complex media by finite embedded coordinate transformations
变换光学为控制电磁场提供了一种非传统的方法。变换光学结构的设计是通过首先将形状不变的坐标变换应用于麦克斯韦方程组，其中部分自由空间以某种期望的方式变形。然后将坐标变换应用于介电常数和磁导率张量，以产生具有所需功能的复杂介质的规格。迄今为止提出的转换光学结构，如电磁“隐形”斗篷和集中器，本质上是无反射的，并且不受传输波的干扰。在这里，我们通过引入有限的、嵌入的坐标变换来扩展变换光学结构的类，该坐标变换允许电磁波被操纵或聚焦。我们将该方法应用于几个设备的设计，包括一个平行的光束移位器和分束器，这两者都表现出不寻常的电磁行为，证实了二维全波模拟。这些设备被设计为无反射，根据一个简单的拓扑标准。
2007-12-04 physics.optics
Storage of electromagnetic waves in a metamaterial that mimics electromagnetically induced transparency
我们提出了一种方法，用于动态控制的超材料，模仿电磁感应透明（EIT）通过引入变容二极管操纵的超材料的结构对称性的属性。EIT性质的动态调制使得能够存储和检索电磁波。我们确认了电磁波被存储和释放，同时保持传播方向上的相位分布。
2013-04-17 physics.optics quant-ph
Cloaking a metal object from an electromagnetic pulse: A comparison between various cloaking techniques
电磁隐身衣是一种可用于减少各种物体总散射截面的装置。理想的斗篷可以消除物体的所有散射，从而使物体对撞击其上的电磁场“不可见”。然而，理想的隐身似乎只可能在一个单一的频率。为了研究电磁脉冲的隐身，我们考虑脉冲在波导内的传播，波导内有一个隐身的金属物体。有几种方法可以实现隐身，本文研究了三种方法，即坐标变换隐身、传输线隐身和金属板隐身。在最后两个斗篷的情况下，脉冲传播的实验数据进行了研究，而坐标变换斗篷进行了研究与数值模拟。结果表明，至少在所研究的隐身物体直径小于波长的情况下，基于传输线网格和金属板的隐身比坐标变换隐身具有更宽的带宽。
2009-12-18 physics.optics
Electromagnetic Waves in Variable Media
阐述了两种方法来精确求解麦克斯韦方程组，其中介电常数，磁导率和电导率可能在空间中变化。在本构关系中，考虑了迟滞。如果材料的性质取决于，但在一个坐标，一般的解决方案。当这些性质依赖于两个坐标时，得到了几何约束解。指出了它在渐变反射镜，特别是介质镜、滤波器、偏振器和波导（平波导和圆柱波导）中的应用。提出了以轴为中心的光学仪器设计和普通和球形隐形衣设计的新基础。材料特性的可变性使得在恒定介质中不可能发生的效应成为可能，例如，在没有损失的情况下停止电磁能的通量。因此，可以构造出束缚电磁波的球形装置。
2012-07-16 physics.optics
General analytical solution for the electromagnetic grating diffraction problem
在电磁光栅衍射问题中应用模态法，通过曲线坐标变换，得到了一维光栅衍射问题的T矩阵形式的一般解析解。同时，它表明，瑞利展开的有效性定义的有效性的模式展开在变换介质中传递的坐标变换。
2017-07-31 math-ph math.MP physics.class-ph
Demonstration of a Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies
本文演示了利用广义相对论时空变换工具与超材料相结合，通过坐标变换在空间中开孔，从而在微波频率下实现电磁隐身斗篷的方法。
2025-07-04 cond-mat.other physics.optics
Coordinate transformation based design of confined metamaterial structures
将坐标变换方法应用于有界区域，设计了用于控制空间受限电磁场的超材料器件。波导和自由空间光束的应用被认为是类似的本方法。特别是，我们描述的设备，弯曲的传播方向和挤压受限的电磁场。在非磁性实现这些结构的两种方法进行检查。第一种是基于使用一组减少的材料参数，第二种是基于寻找非磁性变换介质。结果表明，横向磁场可以被弯曲或压缩到任意程度，而没有反射，仅使用介质结构。
2009-01-18 physics.optics
Controlling the optical properties of transparent media by mixing active and passive resonances
新的光学现象，包括电磁感应透明，慢光，超光速光传播，最近被证明在不同的物理实现。这些现象在实际系统中实现是具有挑战性的，因为它们需要量子相干性以及精心准备和控制规定的量子态。在这里，我们提出了一个统一的方法来工程光学材料，表现出这些现象，通过使用有源和无源光学材料的混合物在其共振频率附近。我们的方法不依赖于量子相干性，可以实现大的和小的（远小于1）折射率和负介电常数（$ε<0$），正常和异常色散，同时保持透明度。
2007-11-30 physics.optics
Fano resonances in antennas: General control over radiation patterns
许多光学器件的概念都是基于共振等基本物理现象。其中一个常用的设备是电磁天线，它将局部能量转换为自由传播的辐射，反之亦然，提供了控制电磁辐射的独特能力。在这里，我们提出了一个概念，用于控制的电磁波散射的强度和方向性的射频和光学天线的基础上的Fano共振的物理。我们开发了一个分析理论的空间Fano谐振天线，描述了切换的辐射模式之间的向前和向后的方向，并确认我们的理论与数值计算和微波实验。我们的方法桥接了传统的无线电天线和光子纳米天线的概念，它为设计具有各种功能和架构的无线光学器件提供了一个范例。
2013-10-24 physics.optics
Silicon Carbide Metasurfaces for Controlling the Spontaneous Emission of Embedded Color Centers
本文首次研究近红外波段SiC超表面电磁米氏散射矩对嵌入式色心自发辐射的调控，通过电偶极与磁四极矩相干叠加实现辐射速率超一个数量级增强（最大近30倍），并利用相位控制方向性，为量子光子学等领域提供新可能。
2023-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Creating electromagnetic cavities using transformation optics
我们研究了变换光学在新型电磁腔设计中的应用潜力。首先，我们确定了在一个设备中进行任意径向坐标变换的束缚模式的色散关系，我们讨论了一些这样的腔结构。随后，我们将我们的研究推广到实现方位变换的媒体，我们表明，这种变换可以操纵方位模数。最后，我们讨论了如何组合的径向和方位角坐标变换允许完美的限制内的腔体由右手材料的亚波长模式。
2012-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exact solutions to the (1+1)-dimensional nonlinear Maxwell equations in the orthogonal curvilinear coordinates
描述非线性和非均匀介质中电磁波的传播特性是一个非常复杂的问题，但无论从理论上还是从实际应用的角度来看，都是一个非常有意义的问题。实际上，在正交曲线坐标系下求解非线性波的精确解仍然是一个悬而未决的问题。本文提出一种解析方法来处理电磁波在任意非线性特别是不均匀无色散介质中的传播问题。通过（1+1）维非线性麦克斯韦方程组的精确解，讨论了圆柱激波、自由非线性振荡和波的非线性叠加等非线性现象。
2017-04-27 physics.class-ph physics.optics
Launching and Controlling Gaussian Beams from Point Sources via Planar Transformation Media
基于在复变换光学（CTO）[1-5]的范例下规定的操作，最近在[5]中示出了复源点（CSP）可以由宇称-时间（$\mathcal{PT}$）变换介质来模拟。这种坐标变换对于虚部具有镜像对称性，并且导致平衡的损耗/增益超材料板。CSP产生高斯光束，因此，放置在这种超材料板的中心的点源产生远离板传播的高斯光束。在这里，我们将CTO分析扩展到[6]中提出的非对称复坐标变换，并验证了通过简单地使用（均匀）双各向异性增益介质超材料板，仍然可以模拟CSP并产生高斯光束。此外，我们还证明了放置在平板外{ \it}的点源也可以产生类高斯光束[6]。通过利用CTO提供的额外自由度（坐标变换的实部和虚部），可以放松对所得本构参数的实部的接近零的要求，以促进类高斯梁的潜在实现。我们说明了如何通过适当选择（复值）CTO雅可比元素来控制光束的峰值振幅和束腰位置等特性。特别地，通过允许雅可比矩阵中的负项（等效于引起负折射效应），束腰位置可以双向移动。然后根据随后的CSP位置解释这些结果。
2018-02-02 physics.optics
Transformation media that rotate electromagnetic fields
我们提出了一种方法来操纵电磁波，通过引入一个旋转映射的坐标，可以实现一个特定的变换的介电常数和磁导率的外壳周围的封闭域。在封闭的域内部，来自外部的信息将看起来好像来自不同的角度。进行数值模拟来说明这些属性。
2007-02-07 physics.optics
Coherently controlling Raman-induced grating in atomic media
我们考虑动态可控的周期性结构，称为拉曼诱导光栅，在三，四能级原子介质中，在驻波泵的拉曼相互作用。这些光栅是由于拉曼非线性的周期性空间调制，从根本上不同于基于电磁感应透明的光栅。这种光栅的透射和反射光谱可以同时放大和控制通过改变泵浦场强度。结果表明，具有拉曼增益周期性空间调制的透明介质在拉曼共振附近可以是不透明的，但同时它也可以是非线性放大镜。我们还表明，拉曼诱导光栅的光谱特性可以控制的帮助下，一个额外的弱控制场。
2015-11-26 physics.optics
Approaches to Three-Dimensional Transformation Optical Media Using Quasi-Conformal Coordinate Transformations
本文介绍了一种基于广义准保角映射的三维变换光学介质的设计方法。广义准共形TO（QCTO）方法使介质的设计，原则上，可以是宽带和低损耗，同时控制波的传播与任意角度的入射和偏振。我们说明了在一个三维的“地毯”地平面斗篷和一个扁平的Luneburg透镜的设计方法。光线跟踪研究证实了QCTO介质的性能，同时也揭示了这些设备的仅索引版本的有限性能。
2010-07-26 physics.optics
PT Metamaterials via Complex-Coordinate Transformation Optics
我们扩展的变换光学范式到一个复杂的空间坐标域，以处理电磁超材料的特点是平衡的损耗和增益，特别强调宇称时间（PT）对称的超材料。我们将这一一般理论应用于复源点辐射和各向异性透射共振，说明了我们的方法在系统设计，分析建模和物理洞察复杂坐标波对象和共振状态方面的能力和潜力。
2013-04-04 physics.optics
Quantum dynamics of an electromagnetic mode that cannot contain N photons
电磁模式在构建量子机器中起着重要作用。在这个实验中，我们介绍了一种方法来操纵这些模式，通过有效地控制它们的相空间。阻止进入对应于光子数量N的单个能级，将场的动力学限制在0到N-1级。在共振驱动下，发现能级占有随时间振荡，类似于N能级系统。对场进行直接的维格纳层析成像揭示了它的非经典特征，包括在演化的半周期处的薛定谔猫状态。场在其相空间中的这种精细控制可以实现在量子信息和计量学中的应用。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Rigorous Time-Domain Analysis of Full--Wave Electromagnetic Cloaking (Invisibility)
目前，人们对用电磁波掩盖物体的观测在理论和实践上的可能性有很大的兴趣。这些不可见装置\cite{glu1, glu2, le}、\cite{pss1}的基本思想是使用各向异性{ \it变换介质}，其介电常数和磁导率$\var^{λν}, μ^{λν}$通过坐标的奇异变换从各向同性介质的介电常数和磁导率$\var_0^{λν}, μ^{λν}_0$获得。本文利用含时散射理论研究了时域电磁隐身问题。这种形式主义使我们能够以一种明确的方式解决由{ \it变换介质}的介电常数和磁导率的倒数的奇异性在隐身物体的边界上所引起的数学问题。我们将麦克斯韦方程组写成薛定谔形式，电磁传播子扮演哈密顿量的角色。我们证明了隐身物体外的电磁传播子本质上是自伴的。此外，唯一的自伴扩张是酉等价的电磁传播介质$\var_0^{λν}, μ^{λν}_0$。利用这一事实，由于坐标变换是球外的恒等式，我们证明散射算子是恒等式。我们的结果给出了一个严格的证明，\cite{glu1, glu2, le}，\cite{pss1}的建设完美地掩盖被动和主动设备从电磁波的观察。此外，我们证明了一般各向异性材料的隐身。特别是，我们的研究结果证明，有可能将物体隐藏在一般的晶体中。
2008-02-04 math-ph math.MP physics.optics
Controlling thermal emission with metasurfaces and its applications
本文综述超表面如何在波长、偏振、角度和相干性等自由度上调控热辐射，并总结其在红外传感、辐射制冷与热光伏器件中的应用进展。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
