Superluminal light propagation in a normal dispersive medium
研究了拉盖尔-高斯（LG）光束通过色散原子介质的传输。我们限定在介质中施加一个弱探测场和三个强耦合场，由此发展了一个四能级双$V$型原子系统。我们首先把三个强耦合场都看作平面波，计算了探测LG场在束腰处光轴上的群速度的解析表达式。看来，色散介质中的所得公式与自由空间中的公式是一致的。我们还找到了一个更一般的解析表达式的探测LG场的光轴外的群速度，并比较其在传播轴上的投影。结果表明，这两个量在光轴上、在束腰处和在瑞利范围内是相等的。最后，我们假设其中一个强耦合场是LG场，并探讨了它的轨道角动量（OAM）如何影响探测LG场的群速度。我们的分析预测了一个奇怪的行为的群速度的探测LG场内的正常色散介质，使它可以超过光的速度在自由空间。LG光束的这种不寻常的传播是由于其螺旋相位波前通过平面场和LG场的经典干涉而发生畸变。
2020-07-22 physics.optics
Superbandwidth laser pulses in a dispersive medium: oscillating beyond the Fourier spectrum with unexpected propagation features
本研究探讨了超带宽激光脉冲在色散介质中的传播，发现其电场局部振荡可超越傅里叶频谱，且在某些参数下瞬时频率表现出与相反符号群速度色散介质中传播脉冲相同的动力学特征。
2023-10-24 physics.optics
Refraction of space-time wave packets in a dispersive medium
空时波包是一类脉冲光束，其时空光谱结构导致了传输不变性、群速度可调和迷人的折射现象。在这里，我们研究的折射ST波包在两个色散，均匀，各向同性介质之间的平面界面。我们制定了一个新的折射不变量ST波包在这种配置中，从我们得到的折射定律，确定其群速度的变化在整个接口。我们验证了这一新的折射定律在ZnSe和CdSe，这两个表现出大的色散在近红外频率附近的带边。因此，ST波包可以成为非线性光学中的工具，用于在高色散情况下桥接大的群速度失配。
2021-12-07 physics.optics
Comment on: Power loss and electromagnetic energy density in a dispersive metamaterial medium
通过澄清Luan（Phys. Rev. E，2009）的方法，我们可以推广色散（Meta）材料的分析，并处理其他材料响应，不仅涉及损耗，还涉及增益和相干响应。
2012-06-27 physics.class-ph physics.optics
Momentum exchange between an electromagnetic wave and a dispersive medium
本文对电磁波在色散介质中传播时所传递的动量进行了初步的讨论。我们的分析是基于闵可夫斯基的电磁动量密度最近被认为是一致的色散介质中的电磁场的能量-动量张量的完全协变表达式和所有的实验证据。我们表明，该介质可能会被拉或推作为电磁脉冲进入它取决于频率的值。
2018-01-29 physics.class-ph physics.optics
Optical angular momentum in dispersive media
从诺特定理出发，导出了色散旋转对称介质中光的角动量密度和光通量。色散介质中的光学角动量与光学线动量没有简单的关系，即使介质是均匀的。在均匀色散介质中的圆偏振单色光束携带的自旋角动量为$\pm\hbar$/能量$\hbarω$，如在真空中。这一结果证明了色散对光学角动量和能量的贡献的非平凡的相互作用。
2012-12-07 physics.optics quant-ph
Electromagnetic Momentum in Dispersive Dielectric Media
当考虑色散效应时，亚伯拉罕和闵可夫斯基关于电介质中电磁动量的表达式都不能给出辐射的吸收体或发射体的正确反冲动量。与电介质中的场相关的总动量密度有三个贡献：（i）场的亚伯拉罕动量密度，（ii）与亚伯拉罕力相关的动量密度，以及（iii）由介质对场的响应的色散部分产生的动量密度，后者显然具有由D.F. Nelson [Phys.Rev.A44，3985（1991）]。所有这三个贡献都需要在电介质中的吸收体或发射体的反冲动量守恒。我们考虑交换的动量和作用在可极化粒子上的力（例如，当光脉冲入射到宿主电介质上时，宿主电介质中的原子或小电介质球），包括电介质的色散以及粒子对场的响应中的色散分量。在慢光介质中，这种力可以大大增加。
2009-10-05 physics.optics
Huygens' construction in a dispersive medium moving at a constant velocity
我们推广了惠更斯在均匀运动光学介质中的构造方法[Am. J.Phys.72，934（2004）]的情况，当介质在其静止参考系中是色散的时。横向运动色散平板中轻阻力的一阶惠更斯结构分析与Jones（1975）的实验结果和梁下游偏转的Player-Rogers公式是一致的。推导的目的是，原来的惠更斯原理仍然是有效的，在非平稳的情况下，如果它被修改，包括相对论效应的次级子波引起的运动的介质。
2007-11-05 physics.class-ph physics.optics
Spatio-temporal Evolution Dynamics of Ultrashort Laguerre-Gauss Vortices in a Dispersive and Nonlinear Medium
由光的轨道角动量（OAM）引入的附加自由度已经彻底改变了各种技术应用。具有OAM的光脉冲在扭曲阿秒脉冲的产生、超快光谱学、通信、高次谐波产生以及许多其他物理领域中具有应用。本文利用非线性包络方程（NEE）数值研究了色散非线性介质中超短拉盖尔高斯（LG）涡旋的传播动力学。在一定的脉冲功率下，观察到超短LG涡旋在其亮焦散面上随时间的不对称分裂。非对称分裂的起源是时空聚焦。我们还观察到超短LG涡旋在脉冲中心（脉冲帧中t=0）的空间演化和在亮焦散处的时间演化是非常相似的。在谱域中，形成振荡结构，并且在一定的峰值功率之上，我们观察到具有更强烈的较低频率分量的新频率分量的产生。
2022-05-07 physics.optics
Dynamics of chirped Airy pulse in a dispersive medium with higher-order nonlinearity
啁啾可以控制艾里脉冲的动力学，使其成为脉冲操纵中的重要因素。有限能量啁啾艾里脉冲（FECAP）在水下光通信和成像中具有潜在的应用前景。因此，研究FECAP的传播过程是非常重要的。我们提出了一个FECAP在色散，高度非线性介质中的传播动力学的数值研究。所研究的非线性包括自相位调制（SPM）、自陡峭（SS）以及脉冲内拉曼散射（IRS）项。我们已经观察到孤子脱落和啁啾参数被证明有相当大的脉冲动力学的影响。特别地，出射孤子不是沿直线传播，而是根据啁啾参数的符号，在时间上延迟或提前。此外，它已被确定，啁啾可以被用作一个替代的控制参数的光谱操纵。我们的研究结果可能对超连续谱的产生和可调谐光源的产生有影响。
2021-10-24 physics.optics
Blackbody emission from light interacting with an effective moving dispersive medium
强激光脉冲激发非线性偏振响应，这可能会产生有效的流动介质，并在适当的条件下，对光产生阻挡。在这里，我们详细分析了光与这种激光诱导流动介质的相互作用，充分考虑介质的色散特性。一个分析模型的基础上的第一玻恩近似被发现是在良好的协议与数值模拟的基础上麦克斯韦方程组，并表明，当阻塞地平线形成时，受激介质散射光与黑体发射光谱。基于这些结果，金刚石被认为是未来研究人工色散视界霍金辐射的一种有前途的候选介质。
2013-08-06 gr-qc physics.optics
Soliton Coupling Effect: Group-velocity-matching Dispersive Wave Generation and Spectral Tunneling
提出了光谱孤子耦合的概念来解释群速度匹配色散波的产生和孤子光谱隧穿效应。发现孤子本征态对应于一个光谱相位轮廓，在此相位轮廓下，色散和非线性引起的孤子相移被瞬时抵消。在与孤子本征态耦合的过程中，局域非本征孤子脉冲将释放能量，形成其他波长的辐射。本地和生成的波之间的群速度匹配是必要的，不仅因为它产生支持孤子耦合的类似耦合器的相位分布，而且因为它物理上支持孤子相位匹配条件，这意味着生成的波具有与本地激励脉冲相匹配的孤子状态相位。最后给出了实际光子晶体光纤结构的例子。
2013-05-03 physics.optics
Mass-polariton theory of light in dispersive media
我们最近证明了介质中的电磁场是由质量极化子（MP）准粒子组成的，它们是场和原子质量密度波（MDW）的量子化耦合态[Phys. Rev. A 95，063850（2017）]。在这项工作中，我们推广的MP理论的光色散介质假设的吸收和散射损失是非常小的。在前人工作的基础上，我们提出了两种不同的光理论方法：（1）MP准粒子理论，它只利用基本守恒定律和洛伦兹变换导出;（2）经典光弹性连续动力学（OCD），它是连续介质电动力学的推广，包括在光学力影响下的介质动力学。对于单光子与介质耦合的MP态，当光场的动量份额等于Abraham动量时，我们得到了Minkowski形式的MP总动量。我们还表明，MP和OCD模型之间的对应关系和界面处的动量守恒给出了一个明确的公式的光学力。光脉冲的动力学和相关的MDW导致介质的非平衡，并以与非色散介质相同的方式通过声波导致原子密度的弛豫。我们还进行了模拟的最佳测量原子位移相关的硅中的MDW。在模拟中，我们考虑不同的波导截面和光脉冲宽度，并考虑材料的击穿阈值辐照度。我们还比较了MP理论与以前的色散介质中光的动量理论。我们表明，我们的广义MP理论解决了色散介质中与亚伯拉罕-闵可夫斯基困境相关的所有问题。
2017-12-26 physics.optics
Formation of dispersive shock waves in a saturable nonlinear medium
我们使用基于Whitham平均法的Gurevich-Pitaevskii方法研究了在可饱和非线性介质中传播的强光脉冲中色散激波的形成。虽然在这种情况下，Whitham调制方程不能对角化，但通过分析这些方程在激波边界处的性质，可以导出色散激波的主要特征。我们的方法概括了以前的分析阶梯状的初始强度分布到一个更现实的类型的初始光脉冲，并使之有可能确定，在实验的兴趣设置，可测量的量，如破波时间或位置和光强度的冲击边缘的值。
2020-07-09 nlin.PS physics.optics
Nonstationary electromagnetics of controllably dispersive media
最近的实验已经证明，可以改变介质的色散而不显著改变其吸收或折射率，并且这可以在波传播通过介质时完成。这种可能性为非平稳光学领域开辟了一系列新的潜在实验。我们考虑波通过介质传播的基本动力学，介质的群速度和相速度是位置和时间的函数。我们比较通过两个均匀介质，一个非色散介质与时间相关的相速度，和一个色散介质与时间相关的群速度传播的波的动力学，并显示新的动力学效应伴随着新的动力学。
2010-06-09 physics.optics quant-ph
Study of optical nonlinearity of a highly dispersive medium using optical heterodyne detection technique
讨论了光外差探测技术，研究了探测光在窄共振介质中的吸收和色散。该技术已在铷热蒸气里德伯电磁感应透明（EIT）中得到验证，并研究了变强度探测光束的光学非线性。实验结果与一个合适的理论模型的定量比较。的限制和工作制度的技术进行了讨论。
2016-06-27 physics.optics quant-ph
Nonlinear Photon Pair Generation in a Highly Dispersive Medium
硅光子集成电路中光子对的产生依赖于通过三阶非线性的四波混频。由于相位匹配要求和群速度色散，该方法通常需要TE偏振光。在这里，我们展示了TM偏振光子对生产线性非耦合硅谐振器与一个数量级以上的色散比以前的工作。我们实现了2.8 kHz以上的测量速率和$g^{(2)}(0) = 0.0442 \pm 0.0042$的二阶相关性。该方法实现了色散介质中的相位匹配，为在硅光子器件中产生新的纠缠铺平了道路。
2020-01-02 physics.optics quant-ph
Line shape of soft photon radiation generated at zero angle in an undulator with a dispersive medium
该研究探讨含介质极化的带电粒子束团波荡器辐射问题，发现色散介质零角度下软光子波长满足条件时微束团相干辐射，可产生强准单色定向X射线束，具备广泛应用潜力。
2024-12-12 physics.acc-ph physics.class-ph physics.optics
Electromagnetic wave propagation through a slab of a dispersive medium
本文提出了一种分析电磁波通过具有Drude-Lorentz色散特性的均匀介质平板的传播的方法。建立了复频率平面上无分支切割的时变场的表达式。该方法提供了完整的时间响应在稳态和瞬态制度的离散极点的贡献。索末菲和布里渊前体的检索和相应的一组极点被确定。此外，还分析了Drude-Lorentz模型中谐振频率对瞬态场的贡献，并分析了界面折射率失配引起的反射效应。
2016-10-12 physics.class-ph physics.optics
Testing the reliability of a velocity definition in dispersive medium
本文介绍了一种在考虑脉冲在色散介质中传播时，检验给定的速度定义是否与实际物理流相对应的方法。i）我们使用实ω空间中的傅立叶展开来计算空间中两个位置之间的平均到达时间。ii）我们使用实k空间中的傅立叶展开来计算时间上两点之间的平均空间位移。我们比较了两种方法计算的速度。如果速度定义真正对应于实际流动，则两个速度必须相同。然而，我们表明，这两个速度显着不同（4%）的超光速传播的区域，即使是成功的定义介绍了Peatross等人。84，2370（2000）]。
2012-07-20 math-ph math.MP physics.optics
Probability of radiation of twisted photons in an inhomogeneous isotropic dispersive medium
导出了带电粒子在非均匀各向同性色散介质中运动时记录到扭曲光子几率的一般公式。对于带电粒子穿过介质板或理想导电箔的辐射，得到了记录扭曲光子几率的显式公式。结果表明，在带电粒子沿探测器轴运动的情况下，所有辐射出的扭曲光子具有零的总角动量投影，其辐射几率与光子螺旋度无关。还考虑了带电粒子螺旋微聚束产生的辐射。证明了辐射扭曲光子的总角动量投影满足强相加定则。因此，螺旋光束允许一个产生相干过渡和瓦维洛夫-切伦科夫辐射与大投影的总角动量。研究了带电粒子在螺旋介质中产生的辐射。这种介质的典型例子是金属螺旋和胆甾相液晶。结果表明，沿这种介质螺旋轴运动的带电粒子的辐射是一个纯的扭曲光子源。
2019-07-11 physics.acc-ph physics.optics
Localized and stationary light wave modes in dispersive media
在最近的实验中，利用飞秒脉冲在二阶非线性过程中产生了定域和平稳脉冲，其渐近特性与线性色散介质中无衍射无色散多色贝塞尔光束的渐近特性有关。我们调查这些线性波的性质，并表明，他们可以确定与X形（O形）模式的双曲（椭圆）波方程在正常（异常）色散介质。取决于模式相位失配、相对于平面脉冲的群速度失配以及被击败的群速度色散的相对强度，这些模式可以分别采用脉冲贝塞尔光束、聚焦波模式和X波（O波）的形式。
2003-09-18 physics.optics
Pulse propagation through a dispersive intracavity medium
本文从理论上研究了激光脉冲在腔内快光介质中的传输特性。使用传递函数来确定脉冲通过腔体之后的脉冲的方法是公知的。然而，这种方法不能用于确定腔内脉冲的行为。为了规避这一约束，我们使用的方法，首先找到一个自洽的解决方案的单色场的无限的空间和时间范围，并确定其振幅之前，内部和之后的腔。然后，我们通过添加一组这些波来构建高斯输入脉冲，适当地定相和加权，以表示腔之前的移动脉冲。在不同的时间间隔添加这些波，然后产生完整的空间分布，包括腔之前，内部和之后。我们首先通过分析脉冲通过空腔的行为来确认该模型的预测，并将输出的预测与传递函数方法产生的预测进行比较。然后，我们将该技术应用于包含快光介质的腔体。由此产生的模型使我们能够可视化脉冲的行为，因为它在腔内超光传播，并通过多次反弹与自己的干扰。对于消失的群指数，在脉冲进入腔后立即形成干涉图案，输出脉冲没有时间延迟或失真。本文的结果说明了脉冲在白光腔中传播的物理机制，这是我们早先提出的实现高带宽、长延迟数据缓冲系统的方法
2010-12-30 physics.optics
Inverse scattering of dispersive stratified structures
我们考虑逆散射问题的检索的结构参数的分层介质组成的色散材料，给定的知识的复反射系数在有限的频率范围内。结果表明，逆散射问题一般不存在唯一解。当色散足够小时，使得时域菲涅耳反射具有小于层中的往返时间的持续时间，解是唯一的并且可以通过层剥离来找到。色散和有耗介质的数值例子，证明了该方法的实用性，例如太赫兹技术。
2012-07-31 physics.optics
Soliton Shedding from Airy Pulses in a Highly Dispersive and Nonlinear Medium
采用分步傅里叶变换方法，数值研究了截断Airy脉冲在高色散非线性介质中的传播动力学，特别是研究了四阶色散（FOD）和五阶非线性对脉冲演化的影响。FOD的存在取消了Airy脉冲自加速以及在线性区域传播期间遮蔽振荡尾部。此外，我们观察到孤子脱落在低输入脉冲功率的三次和五次非线性和负FOD的存在。出射孤子具有时间位移，位移的方向和程度取决于三次和五次非线性的强度。当存在负FOD的反常群速度色散（GVD）时，在较高的脉冲功率下观察到孤子脱落现象。GVD和非线性的强度对出射孤子的时间移动起着至关重要的作用。此外，我们还探讨了在不同的非线性和色散情况下，色散非线性对孤子脱落的影响。
2021-10-27 nlin.PS physics.optics
Disturbance of Soliton Pulse Propagation from Higher-Order Dispersive Waveguides
光孤子脉冲在光通信系统中提供了许多应用，但根据定义，孤子仅受到二阶反常群速度色散;对于孤子脉冲的实际实现，高阶色散的理解是必要的。利用非线性薛定谔方程建立了波导的数值模型，并设定参数以保证输入脉冲能量等于基本孤子能量。高阶群速度色散逐渐增加，为各种时间宽度和波导色散。确定了基孤子脉冲在实际光子晶体波导中传输所需的最小脉冲宽度为100 fs。
2013-04-12 physics.optics
On Spacetime Transformation Optics: Temporal and Spatial Dispersion
隐身的电磁实现，通过转移和重组照明电磁场来隐藏物体，现在已经伴随我们十年了，而隐藏事件的概念现在只有五年。最初提出的两种方案都忽略了当设计的介质在变换下取代真空时产生的不可避免的色散。在这里，我们定义了一个转换设计协议，采用自然和严格的方式时空变换和色散材料的响应。我们展示了如何将这种方法应用于设计成均匀和各向同性但色散介质的事件斗篷。讨论了色散材料中时空变换设计的后果，并确定了一些参数和带宽约束。
2016-11-16 physics.optics
Strong group velocity dispersion compensation with phase-engineered sheet metamaterials
共振超材料通常表现出相当大的色散，这被认为是许多应用的缺点。在这里，我们利用的能力，以定制的色散响应的超材料介绍了一种新的方法，在电信系统中的群速度色散补偿。该方法由堆叠的高度色散的片的超材料的数量，并能够补偿色散的光纤具有负或正的群速度色散系数。我们证明了相位工程超材料可以提供强大的群速度色散管理，而不会受到大传输损耗的不利影响，同时提供高可定制性和小尺寸。
2014-05-30 physics.optics
Observation of optical de Broglie-Mackinnon wave packets
伴随运动粒子的德布罗意波包是色散的，并且缺乏仅由粒子质量和速度决定的固有长度尺度。Mackinnon在大约45年前提出了一个局域非色散波包，它是通过粒子和观察者角色的哥白尼反演由色散的德布罗意相位波构成的，因此通过考虑每一个可能的观察者而不是通过在粒子速度中引入\textit{ad hoc}不确定性来产生内禀长度尺度。德布罗意-麦金农（dBM）波包至今仍然是一个理论实体。在这里，我们报告的观察光学dBM波包使用傍轴时空耦合脉冲激光场存在的异常群速度色散。至关重要的是，dBm波包的带宽具有与波包群速度和等效质量兼容的上限。与以前观察到的线性传播不变的波包的时空分布在任何轴向平面是X形相比，dBM波包的时空分布是唯一的O形（关于空间和时间的圆形对称）。通过塑造他们的时空光谱结构，我们生产的色散介质中的色散自由dBM波包，观察他们的圆对称的时空轮廓，并调整对应于粒子的质量和速度，唯一确定的波包长度尺度的场参数。
2023-02-25 physics.optics
Generation of twisted photons by undulators filled with dispersive medium
研究了均匀介质中的波荡体对扭曲光子的辐射。得到了辐射扭曲光子平均数的一般公式。详细研究了偶极区波荡器的辐射以及螺旋形和平面形摇摆器的辐射。结果表明，建立在真空中的波荡器的扭曲光子辐射的选择规则也适用于波荡器填充有电介质。在具有等离子体介电常数的介质的情况下，不形成较低的波荡器谐波。这一事实可以用来产生在最低允许谐波上具有非零轨道角动量的扭曲光子。本文介绍了利用反向辐射偏振效应产生具有较大轨道角动量的扭曲光子。研究了反常多普勒效应对辐射扭曲光子的总角动量投影的影响。波荡器和带电粒子的参数被发现，使所产生的辐射，特别是瓦维洛夫-切伦科夫辐射，是一个纯粹的扭曲的光子与明确的非零轨道角动量的来源。发展的理论被用来描述扭曲的光子的辐射的电子束和质子在充满氦的波荡器。我们还考虑了在充满氙的波荡器中电子对X射线扭曲光子的辐射。选择的参数，以便在目前的实验设施是可以实现的。
2020-04-08 physics.acc-ph physics.optics
Temporal Talbot effect in free space
时间Talbot效应是指在色散介质中传播的脉冲训练的周期性恢复，并且是空间Talbot效应的时间模拟，其中时间上的群速度色散代替空间上的衍射。由于典型的大时间塔尔博特长度，这种效应迄今为止只在单模光纤中观察到，而不是在体色散介质中自由传播的场。在这里，我们证明了第一次在自由空间中的时间Talbot效应，采用色散时空波包，其时空结构诱导的群速度色散的大小和符号可控的自由空间。
2021-03-23 physics.optics
Strong coupling of an optomechanical system to an anomalously dispersive atomic medium
我们研究了一个光机械混合系统，其中一个膜振子耦合到一个内腔$Λ$型三能级原子介质的基态集体自旋。在双光子共振附近，原子相干性和两束拉曼泵浦光产生的反常色散对腔场响应有很大的影响。由于光子在腔中的超光速传播，光机械相互作用，因此辐射压力大大增强。这样的改进有助于在室温热环境下机械振荡器的基态冷却。而且，它可以大大提高位移测量的灵敏度和带宽。在这样的系统中，即使在单量子水平上，也可以在很小的腔内光子数上实现机械振子与腔场之间的光控强耦合相互作用，这对于弱光非线性光子学和机械场中非经典量子态的产生具有重要意义.
2014-07-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Radiation pressure and the linear momentum of light in dispersive dielectric media
本文导出了准单色平面波从自由空间入射到半无限介质平面上的辐射压力的精确表达式。为了解释传输到电介质的总光学动量（入射加反射），必须将介质获得的机械动量添加到电介质内部的电磁动量（所谓的亚伯拉罕动量）的流速中。我们证实了电磁动量在介质中以光的群速度传播。光子拖曳效应，在半导体中捕获的光子似乎有闵可夫斯基动量，通过分析一个模型系统，包括一个薄的吸收层嵌入在一个透明的电介质解释。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Nonlinear interferometer for tailoring the frequency spectrum of bright squeezed vacuum
我们提出了一种在非线性干涉仪中产生明亮压缩真空的方法，该干涉仪由两个被色散介质隔开的下转换非线性晶体组成，用于剪裁明亮压缩真空的频谱。由于高阶施密特模式的更快色散扩展，输出处的辐射的光谱宽度随着色散介质的长度增加而减小。初步结果显示30%的光谱窄化。
2015-03-11 physics.optics quant-ph
Lipkin's conservation law, Noether's theorem, and the relation to optical helicity
Lipkin在1964年发现了真空中电磁场的一个简单守恒量。近年来，这种“零”已被用来衡量光的手性。光学零守恒在这里是从标准电磁作用的简单对称性导出的。对称变换允许圆偏振平面波作为零本征态的识别。同样的对称性也存在于均匀色散介质中的电磁学中，允许导出这种介质中的零密度和通量。光学螺旋密度和通量也来自一个均匀的，色散介质。对于真空中的单色光束，光学零与光学螺旋度成正比。这种单色zilch螺旋关系获得色散介质中相位指数平方的因子。
2013-04-30 physics.optics quant-ph
Electromagnetic helicity in complex media
光学螺旋度密度通常是针对自由空间中的单色电磁场进行讨论的。它在与手性分子或纳米粒子的相互作用中起着重要的作用。在这里，我们引入了色散各向同性介质中的光学螺旋度密度。我们的定义与光学介质中的双正交麦克斯韦电磁学、布里渊能量密度以及最近引入的色散介质中光的正则动量和自旋是一致的。我们考虑了一些例子，包括电磁波在介质中，负折射率材料，金属，以及相互作用的光与手性和磁电分子。
2018-05-07 physics.optics
Dispersion, Controlled Dispersion, and Three Applications
在过去的15年里，几个研究小组已经设计出了在有限带宽内既具有强色散又大致透明的介质。当可以合理地忽略分散时，令人满意的关系和直观模型可能会失败。我们分析了三个这样的失败案例。首先，将亚伯拉罕和闵可夫斯基动量简单推广到色散介质需要将每个光子动量乘以$n/n_g$，其中$n$是折射率，$n_g$是群指数。由此产生的形式是实验相关的亚伯拉罕动量的情况下，但不是闵可夫斯基动量。我们展示了色散如何调制嵌入在色散介质中的球体的位移。第二，脉冲在非平稳介质中的变换受色散的调制。使用色散非平稳不均匀介质的动力学的一个明确的描述，我们展示了如何的群速度可以调制脉冲响应的折射率的变化，以及如何多普勒频移可能会成为大的色散介质中的多普勒频移表面的速度接近群速度。我们解释了一种简单的方法，使用现有的技术来压缩或压缩给定的脉冲，改变其带宽和空间范围的几个数量级，同时保持其包络形状。最后，我们注意到单个光学腔准模的性质取决于腔内色散。我们证明了与单个腔模相关的量子场噪声可以被色散调制。对于高Q腔中的精心选择的模式，这可以相当于总真空场能量增加或减少几个数量级。我们专注于“白光腔”，表明一个理想的白光腔的量子噪声发散的腔精细度提高。
2010-05-29 physics.optics
Accessing and Manipulating Dispersive Shock Waves in a Nonlinear and Nonlocal Rydberg Medium
色散冲击波是介质中非线性色散（或衍射）引起的一种有趣的波动现象。创造低发电功率的DSW并实现其主动控制是可取的，但仍然是一个长期的挑战。在此，我们提出了一个方案，以产生弱光DSW和实现其操作的原子气体中涉及强相互作用的里德堡态的条件下的电磁诱导透明（EIT）。我们表明，对于二维（2D）里德堡气体，光学克尔非线性的弱非局域性可以显着改变DSW的边缘速度，并导致边缘速度的奇异行为，从而导致DSW的不稳定性。然而，通过增加克尔非局域性的程度，可以抑制边缘速度的奇异行为和不稳定性的DSW。我们还表明，在三维里德堡气体中，当系统工作在中间非定域区时，可以产生并稳定传播DSW。由于EIT效应和Rydberg-Rydberg相互作用引起的巨大的非局域克尔非线性效应，我们发现的DSW具有极低的产生功率。此外，可以实现DSW的主动控制;特别地，可以通过关闭和打开控制激光场来以高效率和保真度存储和检索DSW。这里报道的结果是有用的，不仅为揭示有趣的物理DSWs，但也为寻找有前途的应用程序的非线性和非局域里德伯介质。
2022-10-19 physics.atom-ph physics.optics
Temporal Interface in Dispersive Hyperbolic Media
本文研究单色平面波在介质快速变为金属-介电双层堆叠形成的双曲色散介质时的时间界面效应，发现原始频率转换为三对频率并产生三组前向与后向波，通过解析与数值模拟给出了波幅和 Poynting 矢量。
2025-02-12 physics.app-ph physics.optics
Dynamics and selective temporal focusing of a time truncated Airy pulse in varying dispersive medium
本文从理论上研究了纵向色散情况下截断艾里脉冲的动力学性质。提出了现实的波导几何形状，提供线性或振荡的色散分布。通过求解色散方程，从理论上研究了群速度色散（GVD）随空间的线性变化对加速有限能量艾里脉冲（FEAP）抛物线轨迹的影响.结果表明，适当调整GVD可以使加速Airy脉冲的轨迹呈现出异常的准线性。周期性GVD对空气动力学的影响更有趣，其中FEAP表现出具有周期性峰值功率调制的振荡轨迹。通过求解GVD调制强度和周期之间的超越关系，我们从理论上估计了在输出端提供最大功率的波导的优化长度。振荡高阶色散对艾里光脉冲的影响是显著的，在传输过程中会遇到奇点。在奇点处，艾里脉冲失去了它的特性，并在时间上翻转。通过解析求解传播方程，详细研究了FEAP在奇点附近的丰富动力学特性。在这份报告中，我们提供了详细的理论分析，以实现选择性的时间聚焦的FEAP，这可能是有用的应用。所有的理论预测数值验证和协议被发现是优秀的。
2020-01-28 nlin.PS physics.optics
Quantum Theory of Light in a Dispersive Structured Linear Dielectric: a Macroscopic Hamiltonian Tutorial Treatment
这些笔记，旨在是独立的和教程，提出了一个直接的，宏观的方法来量化光的线性响应电介质材料内的光谱色散和空间不均匀性时，但感兴趣的光谱区域是光学透明的，使明确的处理介质的基本物理是不需要的。所采取的方法是基于宏观麦克斯韦方程组和相应的哈密顿量，而不使用拉格朗日或任何动力学模型的介质，并使用标准的模式为基础的量子化方法。治疗包括：色散介质中的能量密度和通量;逆介电常数形式主义的总结;模式归一化条件的新推导;模式非正交性的直接证明;一般情况和各种特殊情况下的量子化场表达式的例子;群速度和能通量之间的关系;带近似和连续极限;以及波导模式的量子光学处理。
2020-01-07 physics.optics quant-ph
Diffraction-free and dispersion-free pulsed beam propagation in dispersive media
在自由空间中传播的脉冲贝塞尔光束经历类似于脉冲传播中的反常色散的衍射效应。然后，它示出，在正常色散材料中的脉冲贝塞尔光束可以保持衍射和色散自由由于相互抵消的衍射和群速度色散。用于局部传输的贝塞尔横向分布的大小由材料在脉冲载波频率下的色散特性确定。
2001-04-06 physics.class-ph physics.optics
Temporal Effective Medium for Programmable Acoustic Metamaterials with Multiple Resonances
本文将有效介质理论推广到具有多重共振的时间调制声学超材料，推导出共振强度与频率调制下的显式平均规则，为可编程非厄米声学器件设计提供统一框架。
2025-05-09 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Dispersive detection of atomic ensembles in the presence of strong lensing
我们从实验和理论上研究了非共振光在稠密、空间均匀的超冷原子气体中的介质传播效应。专注于频率调制光谱作为原子的色散检测工具，我们观察到，折射率梯度折射率透镜提出的局部原子系综可以显着修改的色散信号的解释，即使是大探头失谐，由于集体色散响应的原子。我们确定薄和厚的原子透镜之间的区分标准，导致无论是衍射为主和透镜为主的制度，外出的探测光束。我们的结果与实验数据和近轴波动方程的解是一致的。我们的研究为超冷原子的色散、最小侵入光学探测和成像方案提供了重要的实用见解，并将在许多应用中选择最佳参数机制。
2020-02-25 cond-mat.quant-gas physics.optics
Emission of correlated photon pairs from superluminal perturbations in dispersive media
我们发展了一个微扰理论，描述了在色散介质中传播的超光速折射微扰和随后的量子真空零点涨落的激发。我们发现了一个类似于反常多普勒效应的过程：光子以相关对的形式发射，主要在一个类似切伦科夫的圆锥体中，一个在向前方向，另一个在向后方向。从扰动发射的光子对的数量随着超亮度的程度而强烈增加，并且在可实现的实验条件下，它可以达到每个脉冲约0.01个光子。此外，原则上可以设计主介质以修改有效群折射率。在存在“快光”介质的情况下，例如，具有小于1的群指数的介质，可以实现进一步的~ 10倍增强，并且光子发射光谱的特征在于两个尖锐的峰，在未来的实验中，这两个尖锐的峰将清楚地识别光子对的相关发射。
2012-01-11 hep-th physics.optics quant-ph
Physical encryption and decryption for secure data transmission in optical networks leveraging the temporal Talbot effect and microwave photonics
本研究提出一种基于时间Talbot效应与微波光子学的光网络物理加解密方案，通过两段色散介质实现8 Gbit/s数据在10-200km光纤上的无差错安全传输，验证了物理层安全性并分析了性能影响因素。
2024-07-12 eess.SP physics.optics
Reversible and irreversible processes in dispersive/dissipative optical media: Electro-magnetic free energy and heat production
我们解决了Landau和Lifshitz在1958年提出的问题，以及Oughstun和Sherman在纯耗散介质中确定动力学损耗的问题。我们发展的宏观自由能和损失的能量是可逆的和不可逆的，分别在介质场相互作用的具体概念。我们定义了可逆和不可逆的能量，并概述了所述量的推导。我们研究的含义，我们的定义和它的辅助量，反转场，单洛伦兹振子模型的介质。我们表明，对于这个模型的可逆能量减少到动能和势能的总和，发现劳登。我们注意到，一般来说，动能和势能之和大于可逆能。我们表明，可逆和不可逆的能量具有经典定义的自由能和热量的特点。
2002-07-31 physics.gen-ph physics.optics
Time for pulse traversal through slabs of dispersive and negative ($ε$, $μ$) materials
利用电磁波能量在介质中的平均流，计算了电磁脉冲穿过具有负介电常数（$ε$）和负磁导率（$μ$）的色散耗散介质平板的时间。研究了脉冲带宽和介质中损耗对激光器输出功率的影响。虽然大带宽和大耗散在平滑由于法布里-珀罗谐振而出现的谐振特征方面具有类似的效果，但是大耗散可能导致谐振频率附近的非常小甚至负的遍历时间。我们还研究了斜入射脉冲和倏逝脉冲的穿越时间和维格纳延迟时间。在负$ε$或$μ$的频率范围内的平板等离子体极化激元模式的耦合被示出在谐振条件下导致大的遍历时间。我们还发现，群速度的主要贡献的延迟时间的脉冲通过平板（n=-1）。我们已经检查了穿越时间是积极的和亚光速的脉冲具有足够大的带宽。
2007-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Fidelity and Fidelity Susceptibility of Pulses in Dispersive Media
受量子临界现象中保真度和保真度磁化率（FS）的重要性日益增长的启发，我们使用这些概念来描述色散介质中的脉冲传播。研究发现，在色散介质中，脉冲的保真度和FS在临界传输距离处会发生剧烈的变化，而这种剧烈的变化是否发生与介质的色散强度和脉冲的性质密切相关。本文详细研究了高斯光脉冲通过正常色散介质和非正常色散介质时的保真度和FS的变化。结果表明，保真度和FS都可以用来判断脉冲在临界距离处是否完全畸变，因此根据保真度和FS的变化，可以找到脉冲群速度的最大有效传播区域。
2009-03-31 physics.class-ph physics.optics
Dynamical phase transition of light in time-varying nonlinear dispersive media
该研究在非线性色散介质中发现了光的预热动力学相变，通过时间界面模拟淬火，揭示了临界淬火值上下不同的标度行为及临界指数的维度交叉。
2023-06-27 cond-mat.stat-mech physics.optics
First principles approach to the Abraham-Minkowski controversy for the momentum of light in general linear non-dispersive media
本文研究了具有线性本构律的一般运动非色散介质中光的能量动量张量的定义问题。使用经典场论的基本原理，我们表明，正确理解的问题，一个需要仔细区分的情况时，材料介质被建模为背景上的光传播或作为整个系统的动态部分。在前一种情况下，我们证明了电磁场的（广义）Belinfante-Rosenfeld（BR）张量与Minkowski张量重合。我们推导出一套完整的平衡方程，这个开放的系统，并表明背景介质的对称性直接关系到闵可夫斯基量的守恒。特别地，对于各向同性介质，尽管闵可夫斯基张量是非对称的，但光的角动量是守恒的。对于光与物质相互作用的封闭系统，我们将物质介质建模为相对论性非耗散流体，并证明了封闭系统的总BR张量总是可以用Abraham分离或Minkowski分离表示。然而，在动力学介质的情况下，平衡方程在亚伯拉罕张量方面有一个特别方便的形式。我们的研究结果概括了以前的尝试，并提供了一个统一的理解长期存在的亚伯拉罕-闵可夫斯基的争议没有特设的参数的第一原理的基础。
2015-02-22 gr-qc hep-th physics.class-ph
Light propagation and magnon-photon coupling in optically dispersive magnetic media
在混合系统中实现光和物质激发之间的强耦合是实现量子技术的基准。我们最近提出[arXiv：2110.02984]，磁振子和光之间的强单粒子耦合可以在磁化的ε近零（ENZ）介质中实现，其中磁光效应增强。本文详细推导了色散介质中简并和非简并光模的磁振子-光子耦合哈密顿量，并证明了在ENZ频率附近耦合的增强。此外，我们表明，耦合的磁振子平面波的非简并Voigt模式消失在特定的频率，由于偏振选择规则调谐色散。最后，我们提出了具体的结果，使用洛伦兹色散模型。我们的研究结果铺平了道路的色散光磁系统的设计，提供了一个通用的理论框架，用于描述工程ENZ为基础的光磁系统。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
