Behaviour of light transmission channels in random media with inhomogeneous disorder
本文对非均匀无序随机介质中的光输运特性和传输信道的统计特性进行了数值研究。对于无序纵向不均匀性的情况，我们发现传输通道的统计分布与不均匀性无关，并且该系统可以等效为具有均匀无序强度的对应系统，两者具有相同的传输通道统计分布。然而，对于横向不均匀无序的情况，这种等价性并不存在，而且，由于空间结构引起较大和较小的透射入射通道，透射本征值被推向分布的两端，总透射的分布变宽。
2016-01-06 physics.optics
Modification of light transmission channels by inhomogeneous absorption in random media
光学吸收是无所不在的，并且经常在空间中不均匀地分布。数值研究了高散射介质中非均匀吸收对光传输本征通道的影响。在弱吸收状态下，传输通道的空间分布保持与没有吸收的空间分布非常相似，并且非均匀吸收的效果可以比均匀吸收更强或更弱，这取决于局部吸收区域与通道的场强度最大值的空间重叠。在强吸收区，高传输通道将能量流重定向以绕过吸收区，从而使损耗最小化。无论吸收区的位置如何，非均匀吸收对高传输信道的衰减都低于均匀吸收对高传输信道的衰减。前者的透射特征值的统计分布变得比后者更宽，这是由于在高透射下尾部更长。由于最大透射通道在绕过吸收区方面是最有效的，因此其透射率与平均透射率的比率随着吸收而增加，最终超过没有吸收的比率。
2015-03-03 physics.optics
Heterodyne detection of scattered light: Application to mapping and tomography of optically inhomogeneous media
在单次散射近似下，计算了两束相干高斯光束在光学不均匀物体内部以小角度相交时，放置在物体后面的平面光电探测器探测到的信号。在所考虑的布置中，只有一个光束击中检测器，并作为本地振荡器，用于外差由另一个光束（不击中检测器）散射的场。分析计算结果表明，用这种方法探测的信号仅由两束光重叠的非均匀物体区域贡献。通过相对于重叠区域移动散射体并监测外差信号，借助于导出的表达式，可以重建散射体的折射率起伏。我们还提出了一个简单的方法，空间映射的样品，允许一个估计的大小和特征尺寸的不均匀性。
2017-06-14 physics.optics
Theory of Radio Propagation in Inhomogeneous Media (The Eikonal Method)
国家地球物理和火山学研究所自成立以来一直参与预测利用电离层波传播的无线电链路的条件。在过去的时间里，它也引起了人们的兴趣，精确预测了传播到大气层，特别是传播到电离层的无线电波所覆盖的轨迹，电离层在第一次近似时可以被认为是一种不均匀的介质，由随时间缓慢变化的折射率定义。本工作描述了研究轨迹的理论基础，它们充分利用了几何光学的方法。如参考文献[Bianchi，2009]中所引用的，这些理论基础在计算轨迹的数值方法中得到应用。
2010-05-11 physics.optics
A class of invisible inhomogeneous media and the control of electromagnetic waves
我们提出了一种通用的方法来任意操纵在二维介质中传播的电磁波，而不引入任何散射。这导致了一整类各向同性的空间变化的介电常数和磁导率分布，其在成形场幅度和/或相位时是不可见的。此外，我们提出了一种超材料结构的工作在红外线，演示了深亚波长控制的电场振幅和强烈的减少的散射。这项工作提供了一种替代策略，以实现各向同性材料的不可见性，并为在纳米尺度上定制光的传播铺平了道路
2016-11-27 physics.optics
Generalized Helmholtz Decomposition for Modal Analysis of Electromagnetic Problems in Inhomogeneous Media
基于势的广义Lorenz规范表述可以用于非均匀介质中电磁场的量子化。然而，人们经常面临的模式冗余时，发现本征模式从潜在的基础制定。在自由空间中，这可以通过与著名的亥姆霍兹分解的联系来解释。在这项工作中，我们推广了亥姆霍兹分解到它的广义形式，呼应使用广义洛伦兹规范在非均匀介质。利用数值量子化中常用的矢势公式，将电磁场本征值问题公式化。对微分算子的性质进行了数学分析。在连续空间和离散空间中证明了两类模态之间的相似性关系。数值验证了非均匀各向异性介质中两组模式的完备性和正交关系。这项工作作为一个基础，数值量子化的电磁场在非均匀介质与潜在的基础制定。
2023-01-09 physics.comp-ph physics.optics
Steering far-field spin-dependent splitting of light by inhomogeneous anisotropic media
具有特定结构几何形状的非均匀各向异性介质可以将可调谐的自旋相关几何相位施加到穿过介质的光，从而可以用于控制光的自旋相关分裂（SDS）。本文用非均匀各向异性介质q板证明了这一推论。证明了线偏振光垂直通过q板时，首先出现k空间SDS，然后在会聚透镜的远场焦平面上可分辨出实空间SDS。有趣的是，SDS，所描述的归一化斯托克斯参数S3显示了多瓣和旋转分裂模式与旋转对称。此外，通过调整q板的结构几何形状和/或光的入射偏振角，波瓣数和旋转角都是可调谐的。我们的研究结果显示q板可以作为一种潜在的操控光子自旋态的装置，并且可以应用在奈米光学和量子信息等领域。
2012-11-22 physics.optics
Geodesic conformal transformation optics: manipulating light with continuous refractive index profile
共形变换光学提供了一种简单的方案，用于操纵具有非均匀各向同性折射率的光线。然而，在不同的虚拟黎曼面的分支切口处，折射率分布通常是不连续的，从而影响功能。为此，我们提出了一种基于测地线透镜概念的保角变换光学方法。所要求的是连续的折射率分布的折射率，这表明几乎完美的性能设计的设备。我们证明了这样一个建议，实现共形透明和反射。我们还可以通过两种技术利用理想电磁导体来进一步实现共形隐形斗篷。测地线的概念也可以应用于其他二维的服从亥姆霍兹方程的波。
2018-02-07 physics.optics
Invariance property in inhomogeneous scattering media with refractive-index mismatch
平均光程不变性是散射介质在均匀各向同性辐射照射下的一个重要性质。在这里，我们调查的情况下，非均匀介质的折射率不匹配的外部环境之间，也在他们的子域。通过引入平均路径长度值的依赖于折射率的校正，不变性性质保持有效。这是在各向同性和均匀辐射下的介质中辐射转移方程的定态解的结果。理论结果与三维和二维介质的数值模拟结果一致。
2020-10-07 physics.comp-ph physics.optics
Spin and momentum of the light fields in inhomogeneous dispersive media with application to surface plasmon-polariton waves
遵循最近发表的方法[Phys. Rev. Lett. 119，073901（2017）; New J. Phys.，123014（2017）]，我们完善并完成了复杂介质中动量和角动量统一描述的一般方案。本文给出了无耗非均匀色散介质中正则（轨道）和自旋线动量、轨道和自旋角动量方程的紧致形式，类似于布里渊能量关系。结果被应用到表面等离子体极化激元（SPP）场，微观计算支持唯象的预期。改进的一般计划正确地描述了不寻常的SPP属性（横向自旋，磁化动量），并预测奇异的动量贡献急剧本地化的金属-电介质界面，这是由微观分析证实。研究结果对结构光光学系统的设计，特别是微光学、等离子体光子学、光学分选和微操作等领域的研究具有重要意义。
2020-12-17 physics.optics
Spatially Dispersive Inhomogeneous Electromagnetic Media with Periodic Structure
空间色散（也称为非本地）的电磁介质被认为是定义介电常数关系的参数周期性变化。麦克斯韦方程组产生对应于Floquet模式的差分方程。计算了一套完整的近似解，当不均匀性很小时，这些近似解是有效的。这适用于不均匀的线介质。当考虑空间色散介质时，出现了一个新的特征，即耦合模的存在。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Light propagation in inhomogeneous media, coupled quantum harmonic oscillators and phase transitions
这一贡献有两个主要目的。首先，我们展示了如何使用经典光学模型的两个耦合的量子谐振子和两个相互作用的量子场。其次，我们使用量子力学技术来解决，确切地说，光通过一个特定类型的渐变折射率介质的传播。同时，我们证明了系统存在相变。
2019-05-16 physics.optics quant-ph
Optical spin-to-orbital angular momentum conversion in inhomogeneous anisotropic media
实验证明了圆偏振光所携带的自旋角动量被转换成轨道角动量的光学过程，从而产生了波前螺旋度受输入偏振控制的螺旋模。这种现象需要光与光学不均匀和各向异性的物质相互作用。基本的物理学也与所谓的Pancharatnam-Berry几何相位有关，这些相位涉及光学偏振的任何非均匀变换。
2007-12-01 cond-mat.soft physics.optics quant-ph
On geodesics of gradient-index optical metrics and the optical-mechanical analogy
导出了折射率具有非零梯度的光学介质的测地线方程。结果表明，当这些介质是光学各向同性的，光路将mull测地线的空间度量，是共形相关的周围空间的度量。光学力学类比的各个方面进行了讨论，因为它们涉及到共形相关度量的测地线。梯度折射率光学的概念，广义相对论的一些应用程序进行检查，如有效折射率的引力透镜和戈登的光学度量的光学介质中的相对运动的状态相对于一个观察者。后一个主题是从预度量电磁学的观点来探讨的。
2020-02-20 gr-qc physics.optics
Stokes-vector evolution in a weakly anisotropic inhomogeneous medium
基于几何光学方法的准各向同性近似，导出了弱各向异性光滑非均匀介质中四分量Stokes矢量的演化方程，给出了麦克斯韦方程组的渐近解。我们的方程推广了以前的结果，得到的电磁波在分层介质中的正常传播。它适用于有挠曲线光线，并能描述非均匀介质中简正模的转换。值得注意的是，斯托克斯矢量的演化是由相对论自旋进动的巴格曼-米歇尔-泰莱格迪方程描述的，而三分量斯托克斯矢量的方程类似于铁磁系统自旋进动的朗道-利夫希茨方程。本文应用一般理论分析了磁化等离子体中极化的演化。我们还强调了各向异性非均匀介质中非阿贝尔偏振演化的基本特征，并通过简单的例子加以说明。
2007-08-11 physics.optics physics.plasm-ph
Theory of the propagation of coupled waves in arbitrarily-inhomogeneous stratified media
本文推广了波传播的不变嵌入理论，导出了任意非均匀分层介质中任意数量的任意类型耦合波传播的新的不变嵌入方程，其中的波动方程是有效的一维方程。这样就把原来的耦合二阶微分方程的边值问题转化为耦合一阶微分方程的初值问题，从而使耦合波方程的数值求解变得容易。利用不变嵌入方程，我们可以准确、高效地计算非均匀介质中的矩阵反射系数、透射系数和波幅值。我们建立的有效性和有用性，我们的结果，将它们应用到圆偏振电磁波的传播在一维光子晶体的各向同性手征介质。我们发现在这些结构中存在三种带隙，并通过精确计算阐明了这些带隙的性质。
2004-12-20 cond-mat.other physics.optics physics.plasm-ph
Rotating vortex clusters in media with inhomogeneous defocusing nonlinearity
我们发现，非均匀散焦立方非线性增长的介质向周边可以支持各种稳定的涡簇嵌套在一个共同的本地化信封。非旋转对称星系团是由偶数个具有相反拓扑电荷的涡旋组成的，这些涡旋与原点的距离相等。旋转使得团簇强烈不对称，因为离心力将一些涡旋移到外围，而另一些则接近原点，这取决于拓扑电荷。我们得到这样的非对称集群作为固定状态在旋转坐标系中，确定其存在域，并表明，旋转可能会稳定其中的一些。
2016-12-21 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Recovering the homogeneous absorption of inhomogeneous media
当共振不均匀加宽时，吸收体的集合对光的共振吸收降低，因为在任何给定的光学频率下，只有一小部分集合对吸收有贡献。恢复损失的吸收截面对于光-物质相互作用的各种应用都是非常重要的，特别是在量子光学和少光子非线性方面。然而，尚未确定和成功证明恢复机制。在这里，我们首先制定的限制所设置的不均匀性的吸收，然后提出了一种机制，能够绕过这个限制，并完全恢复均匀吸收的合奏。我们实验研究了这种机制，使用热原子蒸气，并证明了5倍以上的非均匀限制的吸收增强。我们的方案依赖于辅助场引起的光位移，因此适用于各种物理系统和非均匀性机制。
2019-11-21 physics.optics quant-ph
Semiclassical theory for plasmons in two-dimensional inhomogeneous media
本文提出一种基于半经典近似和随机相位近似的半解析方法，用于描述二维非均匀介质中的表面等离激元，并通过径向对称非均匀性散射推导和计算了微分散射截面。
2023-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
A mathematical description of the spin Hall effect of light in inhomogeneous media
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Vienna（维也纳大学）
研究Maxwell方程在各向同性非均匀介质中的高斯波包解，推导描述几何运动修正的常微分方程组，证明光在非均匀介质中的自旋霍尔效应。
2026-03-30 math-ph math.AP math.MP
Dispersion forces in inhomogeneous planarly layered media: A one-dimensional model for effective polarisabilities
真空中的色散力，如两个微观粒子之间的范德华力，粒子和宏观物体之间的Casimir-Polder力或两个介电物体之间的Casimir力，都得到了很好的研究。然而，在现实的情况下，交互对象往往是嵌入在环境介质中。这种溶剂影响诱导的偶极相互作用。在宏观量子电动力学的框架下，这些相互作用通过虚光子的交换来介导。通过这种方法的均匀溶剂介质的影响，可以表示为局部场校正，导致多余的极化率，以前已经推导出硬边界条件。为了开发一个更现实的描述，我们调查的一维模拟系统，说明了连续的介电分布的影响。
2019-06-04 physics.optics quant-ph
Classification of electromagnetic resonances in finite inhomogeneous three-dimensional structures
我们提出了一个简单的和统一的分类宏观电磁谐振在有限的任意非均匀各向同性介质三维结构位于自由空间。通过观察作为角频率和本构参数的函数的体积积分算子的空间谱的复平面动力学，我们确定和概括所有常见的共振，包括复杂的等离子体激元，真正的激光共振介质中的增益，和真正的准静态共振介质中的负介电常数和增益。
2005-09-30 physics.class-ph physics.optics
Canonical quantization of macroscopic electrodynamics in a linear, inhomogeneous magneto-electric medium
我们提出了宏观电动力学的正则量子化。结果适用于非均匀介质与广泛的一类线性磁电响应是一致的Kramers-Kronig和Onsager关系。通过其适应强色散和损耗的能力，我们的理论提供了一个严格的基础，在结构中的量子光学过程的研究纳入超材料，提供这些可以建模为磁电介质。以前的电介质和磁介电介质的规范处理表示的电磁场运营商的格林函数或模式展开表示。在这里，我们提出了我们的结果，在模式扩展的图片，以期在导波和腔量子光学的应用。
2012-09-20 physics.optics quant-ph
A scheme comparison of Autler-Townes based slow light in inhomogeneously broadened quantum dot media
我们提出了一种利用非均匀加宽量子点介质中的Autler-Townes分裂效应来实现显著的光信号延迟的方法。比较了$Ξ$、V和$Λ$三种方案对应于不同激发组态的吸收和慢化效应。与$Ξ$ -和$Λ$ -格式相比，V-格式在性质上存在差异，表明Autler-Townes分裂的特征只在V-格式中表现出来.分析和讨论了造成这种差异的物理机制。最后，我们比较场传播计算的计划，显示显着更大的可实现的信号延迟的V-计划，尽管有限的吸收耦合场。这开启了将波导结构用于耦合和探测场的可能性，从而显著增加了可实现的信号延迟。
2010-08-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Diffraction of Gaussian beam in a 3D smoothly inhomogeneous media: eikonal-based complex geometrical optics approach
本文利用傍轴复几何光学（CGO）的从头算方法，研究了标量高斯光束在三维光滑非均匀介质中的传输和衍射。傍轴CGO处理复程函的二次展开，并将波动问题归结为Riccati型常微分方程的解。与全波或抛物线（准光学）方程相比，这大大简化了高斯光束衍射的描述。对于高斯光束在均匀介质中或沿对称轴在类透镜介质中传输，CGO方程具有解析解，否则可以很容易地数值求解。作为一个非平凡的例子，我们考虑高斯光束沿螺旋射线在轴对称波导介质中的传播和衍射。结果表明，长轴的光束的椭圆形横截面无限增长，它主要是在方位角（副法线）方向取向，不服从平行输运定律。
2006-11-15 physics.optics physics.plasm-ph
Propagation of Gaussian beam in strongly nonlocal nonlinear media with inhomogeneous diffraction
IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；Bharathidasan University（巴拉蒂达桑大学）
研究高斯光束在强非局部非线性介质中非均匀衍射下的传播动力学与稳定性，探讨非局部孤子的形成与控制，揭示衍射调制对光束特性的影响。
2026-03-17 nlin.PS physics.optics
Flat-floor bubbles, dark solitons, and vortices stabilized by inhomogeneous nonlinear media
我们考虑一维和二维（1D和2D）的光学或物质波介质的最大值的局部自排斥强度的中心，和最小的外围。如果中心区域足够宽，它支持以“平底\textquotedblleft泡”形式存在的基态，以及以一维暗孤子和二维缠绕数为$m$的涡旋形式存在的拓扑激发。与亮孤子不同，离域气泡和暗模以前没有考虑在这种设置。基态和激发态的精确近似的Escheras-Fermi表达式。含有$m=1$的一维和二维气泡以及涡旋是完全稳定的，而含有$m=2$的暗孤子和涡旋在其存在区域内具有非平凡的稳定边界.不稳定的暗孤子被驱逐到外围，而不稳定的双涡分裂成旋转的酉对。位移的稳定旋涡围绕中心点旋进。
2021-08-13 nlin.PS physics.optics
Topological spin transport of photons: "magnetic monopole" gauge field in Maxwell equations and polarization splitting of rays in periodically inhomogeneous media
研究了电磁波（光子）在平稳光滑非均匀各向同性介质中的拓扑自旋输运。通过对角化麦克斯韦方程组中的光子动能，导出了动量空间中的非阿贝尔纯规范势，它在横波的绝热近似下表现为对应于磁引力型场的两个阿贝尔U（1）势。这些场作用于圆偏振波，导致光子的拓扑自旋输运。我们推导出一般的半经典（几何光学）射线方程，考虑到洛伦兹型力的磁类规范场。详细分析了三维介质中二维周期性不均匀性的射线问题。它示出，最初位于不均匀性平面中的射线经历拓扑偏转或分裂，将它们从该平面中移出。研究了光线偏转与介质参数和传播方向的关系。
2005-07-11 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Theory of Thomson scattering in inhomogeneous media
激光汤姆逊散射是等离子体密度、温度和磁场的最基本的诊断方法之一。它依赖于这样的假设，即探测体积中的属性在探测时间期间是均匀且恒定的。另一方面，实验室等离子体在收集数据的时间和空间维度上很少是均匀和同质的。这对于激光产生的高能量密度物质尤其如此，其通常在由激光焦点确定的尺度上表现出温度、密度和压力的陡峭梯度。在这里，我们讨论的修改的截面汤姆逊散射在完全电离介质中表现出陡峭的空间不均匀性和/或快速的时间波动。我们表明，预测的汤姆逊散射光谱大大改变相比，统一的情况下，甚至可能导致违反细致平衡。因此，仔细解释的光谱是必要的空间或时间不均匀的系统。
2016-04-27 astro-ph.IM cond-mat.stat-mech physics.optics
