Extension of Lorentz Reciprocity and Poynting Theorems for Spatially Dispersive Media with Quadrupolar Responses
我们提供了一个自洽的扩展的洛伦兹互易定理和坡印亭定理的介质具有电和磁的偶极和四极响应与电场和磁场和场梯度。利用这两个定理,我们分别推导出适用于介导这些多极矩和相关的场和场梯度的相互作用的各种张量的互易性和无所得和无损失的条件。我们预计,这些条件将发挥重要作用,在发展先进的超材料建模技术,包括四极和空间色散响应。
2021-10-21 physics.optics
Quantum X Waves with Orbital Angular Momentum in Nonlinear Dispersive Media
本文提出了色散介质中具有轨道角动量的广义X波的完整和自洽的量子理论。我们表明,由此产生的量子化光脉冲既不受色散也不受衍射的影响,因此对外部扰动有弹性。本文还详细讨论了二次非线性介质和克尔非线性介质中量子X波的非线性相互作用。
2017-04-24 physics.optics quant-ph
Spectral-Domain Method of Moments Analysis of Spatially Dispersive Graphene Patch Embedded in Planarly Layered Media
利用谱域矩量法分析了平面层状单轴介质中任意形状的各向异性和空间色散石墨烯片。提出了基于Rao-Wilton-Glisson子域基函数和全波矢Bhatnagar-Gross-Krook石墨烯表面电导率张量公式的谱域矩量法的公式和计算方法。阻抗矩阵是有效地评估了一种新的数值方法,该方法首先近似的谱域格林函数,基函数和电导率张量与切比雪夫多项式,然后总结的傅里叶变换系数。在各种结构中观察到的共振频率的蓝移和电流分布的变化,由于空间色散。
2022-09-24 physics.class-ph physics.comp-ph physics.optics
Maintaining Constant Pulse-duration in Highly Dispersive Media using Nonlinear Potentials
本文提出了一种防止超快光脉冲在高色散和起伏介质中的时间展宽的方法。由强场控制脉冲和弱场信号脉冲组成的脉冲对共同传播,由此强场脉冲的特定轮廓精确地补偿弱脉冲中的色散相位。一个数值例子是在一个光学系统的谐振和增益色散效应。在这里,我们显示的信号脉冲,不暂时扩大跨越一个巨大的传播距离,即使在存在的色散波动的几个数量级和符号(例如在材料共振)跨越脉冲的带宽。我们的方法说明了使用交叉相位调制来补偿信号脉冲上的色散效应的潜力,并填补了目前对这种非线性现象的理解的空白。
2021-11-15 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
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
High-frequency homogenization for periodic dispersive media
本文采用高频均匀化方法分析含周期夹杂的频变色散介质,在色散图附近推导有效性质及波场渐近近似,并通过一维、二维有限元模拟交叉验证。
2023-08-14 math-ph math.MP physics.class-ph
Radiative-Conductive Heat Transfer Dynamics in Dissipative Dispersive Anisotropic Media
本文提出了一种自洽的理论形式体系,利用包络并矢格林函数方法求解麦克斯韦宏观方程,模拟耗散色散各向异性纳米介质中的辐射-传导热传递动力学,推导出辐射热流和光子-声子耦合项的闭式表达式,并在纳米层状介质中验证了模型,为热光伏和微纳热管理等领域提供参考。
2024-11-18 physics.class-ph physics.optics
Optical Chirality in Dispersive and Lossy Media
在色散和无耗介质中,能量、动量、角动量和光学螺旋度等动力学性质最近得到了重新研究。在这里,我们解决了一个平行的推导的光学手征,扩展它,以便包括耗散效应以及。为此,我们首先阐述了光学手征性的守恒定律的最完整形式,而不对介质的性质作任何限制。结果,我们找到了无耗和有耗色散介质中光学手征密度的一般表达式。我们的定义与最初为自由空间中的电磁场引入的定义完全一致,并且适用于任何材料系统,包括纳米材料,等离子体纳米结构和左手超材料。
2018-05-15 physics.optics
Resonant-state expansion for a simple dispersive medium
共振态展开(RSE)是一种严格的微扰方法,它是在电动力学中发展起来的,用于研究非色散光学系统。该方法适用于具有欧姆定律色散的介质,其中介电常数的频率依赖部分与频率成反比,对应于与频率无关的电导率。该色散在零频率处仅具有单个极点,其已经存在于非色散RSE中,从而允许不仅保持RSE的本征值问题的线性度,而且保持其大小。可以在RSE中处理在相关频率范围内通过这种色散描述的介质,例如光学玻璃或杂质半导体,而不会增加复杂性。结果使用解析可解的均匀的球,掺杂硅和BK 7玻璃,无论是从非色散的色散介质和相反的系统的扰动,从色散到非色散介质。
2015-08-16 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
Negative-frequency dispersive wave generation in quadratic media
我们表明,在克尔介质中发射的极端蓝移色散波由于与负频率分支的耦合[物理。{ \bf 108},253901(2012)]可以通过二次谐波产生在二次介质中观察到。不仅这样的现象,因此是独立的特定的非线性机制,但它被证明发生的事实,即该过程是由一个脉冲,表现出孤子般的功能或,反之亦然,经历破波泵浦。一个简单的统一公式给出了在这两种情况下发射的色散波的频率。
2013-05-15 nlin.PS physics.optics
Carrier field shock formation of long wavelength femtosecond pulses in dispersive media
本研究通过两种电场传播模型数值验证了多种色散介质中长波长飞秒脉冲载波场激波的形成,分析了相关物理效应的影响,指出其在弱色散非线性介质脉冲传播中不可避免,对超短非线性光学等领域有重要意义。
2015-02-19 physics.optics
Tight focusing of polychromatic waves using angular spectrum compensation in spatially dispersive media
建立了一种基于角谱补偿的波紧聚焦的一般方法。我们应用的方法单色,多色和扩散波。扩散波和单色波可以在自由空间中形成空间局部化的波,而多色波形成光片或非衰减的行进倏逝模,其被限制在介质中的亚波长区域,其中频率取决于波矢量。我们建议我们的补偿方法和惯性,相对论坐标系之间的频率变换之间的类比。
2009-08-26 physics.optics
Scattering at Space-Time Interfaces between Dispersive Media
KU Leuven(荷语鲁汶大学)
本文提出色散介质间移动界面的广义频率跃迁理论,揭示色散重塑时空散射景观,导出非线性频率关系及闭式散射系数。
2026-06-18 physics.optics
Hawking temperature in dispersive media: Analytical and numerical study
在模拟引力的背景下,霍金效应可以推广到天体物理学之外的领域。可以说,到目前为止,这种类比最成功的系统是声波和光学系统。然而,在模拟系统中出现的问题,因为它们的色散效应太大,不能忽略,这反过来又修改了通常的热谱的霍金辐射。在这项工作中,我们进行分析和数值研究如何速度分布修改霍金温度在色散介质中,包括一些直接的实验应用。
2019-08-06 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.optics
Enhanced circular dichroism via slow-light in dispersive structured media
圆二色性(CD)被广泛用作测定对映体过量的手段。我们展示了如何在色散结构介质中的慢光现象允许减少所需的光路长度的一个数量级。相同的想法可用于增强CD测量的灵敏度,同时保持通过样品的相同光路长度。最后,灵敏度可以在频率范围内增强,其中由于对映异构体的适度手性响应,CD数据通常不可用。
2007-11-02 physics.ins-det physics.optics
Eigenpulses of dispersive time-varying media
本文提出用等效算子表达式替代连续波反射与透射系数,以研究时变色散材料,并证明算子本征函数对应频谱不变的脉冲,其极点对应非时间谐波束缚态。
2022-08-24 physics.optics quant-ph
Superluminal Localized Solutions to the wave equation, in (vacuum or) dispersive media, for arbitrary frequencies and with adjustable bandwidth
本文给出了任意频率和带宽可调的波动方程的新的精确解析超光速定域解。这里提出的公式相当简单,其结果可以用普通的所谓“X形波”来表示。此外,利用本文的形式,我们得到了光束在色散介质中传输的第一个解析的局域超光速近似解。我们的解决方案可应用于不同的领域,如光学、微波、无线电波等。[PACS编号:03.50.De ; 41.20.Jb ; 83.50.Vr ; 62.30.+ d ; 43.60 +. d、91.30.Fn、04.30.Nk、42.25.Bs、46.40.Cd、52.35.Lv.保留字:波动方程;波的传播;光学;局部波束超光速波;贝塞尔光束X形波;声学;机械波色散补偿;地震学;地球物理学;引力波基本粒子物理学]。
2002-09-29 physics.class-ph physics.gen-ph physics.optics
Modal analysis of wave propagation in dispersive media
由于波函数的积分表达式中存在分支,自Sommerfeld的开创性工作[Ann.Phys.349,177(1914)]以来,对色散介质中波传播的研究一直受到限制。本文提出了一种消除这些临界分支的方法,从而建立了含时波函数的模态展开式。瞬态波的不同分量在物理上被解释为不同模式集的贡献,并相应地表征。然后,模态展开被用来推导索末菲前兆的修改后的解析表达式,显著改善的振幅和振荡周期的布里渊前兆的到来的描述。所提出的方法和结果适用于所有由亥姆霍兹方程控制的波。
2017-12-22 physics.optics
Q factors for antennas in dispersive media
存储的能量和Q因子用于量化小型天线的性能。准确和有效地评估存储的能量对于电流优化和相关的物理边界也是必不可少的。这里,它表明,输入阻抗和存储的能量的频率导数可以从电场积分方程的频率导数确定。微分输入阻抗和存储能量的表达式通过在二次形式中使用转置和厄米转置而不同。二次型还提供了相应Q因子的简单单频公式。该表达式进一步推广到集成在时间色散介质中的天线。数值例子比较不同的Q-因子的偶极子和环形天线在导电,德拜,洛伦兹,和Drude介质。计算出的Q因子也验证了从存储的能量在Brune合成电路模型中获得的Q因子。
2014-12-28 physics.optics
Space-Time Lensing by Accelerated Interfaces in Dispersive Media
KU Leuven(荷语鲁汶大学)
研究色散介质中加速界面的时空透镜效应,通过逆设计程序实现准单色和多色脉冲聚焦,其时间反转可准直宽带脉冲,级联操作能抑制色散,全波模拟验证了相关效应。
2026-07-16 physics.optics
A Finite-Difference Time-Domain approach for dispersive magnetic media
本研究将FDTD方法拓展至色散磁介质领域,通过频率相关介电张量纳入磁光效应,以磁球米氏散射为基准验证了方法可捕捉核心散射特征,并分析了精度局限与改进方向。
2023-05-05 physics.optics
Electromagnetic energy-momentum in dispersive media
介质中电磁能量和电磁动量的标准推导都是从麦克斯韦方程组出发的。众所周知,对于色散介质,这种方法不能直接得到能量和动量密度的精确表达式。虽然麦克斯韦方程组完全描述了电磁场,但场论中守恒量的一般方法不是基于场方程,而是基于作用。在这里,色散,无耗介质中的宏观电磁作用原理被用来导出精确的守恒能量动量张量。当场是单色场时,时间平均能量密度简化为布里渊简单公式。即使对于时间平均的单色场,动量密度也不是由熟悉的闵可夫斯基表达式$\mathbf{D}\times\mathbf{B}$给出的。结果不受光-物质相互作用中动量平衡的争论的影响。
2012-05-14 physics.optics quant-ph
Symmetry-Protected Lossless Modes in Dispersive Time-Varying Media
本文应用算子理论分析色散时变介质中的波传播,发现时间变化产生的实值波数模式即使在有耗介质中也无耗散,且缺乏明确传播方向,可导致透射系数发散。
2024-10-08 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
Extinction by plasmonic nanoparticles in dispersive and dissipative media
该研究利用广义 Mie 理论分离并阐明宿主耗散对等离激元纳米球 LSPR 消光的阻尼、频移及远离共振处的宽带增强机制。
2022-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Stabilization of spatiotemporal solitons in Kerr media by dispersive coupling
基于形成孤子态的场分量之间的线性耦合的色散,我们引入了一种在克尔非线性介质中稳定时空孤子的机制。具体地说,我们考虑孤子在两个核心的引导结构与核心间耦合色散(CD)。我们发现,CD深刻地影响孤子的性质,导致完全稳定的否则高度不稳定的时空孤子在克尔介质与聚焦非线性。我们还发现,CD的存在刺激的束缚态,但不稳定的形成。
2015-02-05 nlin.PS physics.optics
Two-dimensional dispersive shock waves in dissipative optical media
研究了具有线性增益和双光子吸收的离焦材料中负折射率缺陷与倾斜平面波相互作用时二维色散激波和斜暗孤子的产生。不同的演化机制,包括形成良好的本地化的扰动输入倾斜低于临界1,和生成扩展的冲击波包含多个强度振荡的“上游”区域和逐渐消失的斜暗孤子在“下游”区域的输入倾斜超过临界1。只有在低于一定的临界缺陷强度时,才可能产生稳定的弥散冲击波。
2013-02-02 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
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
Optical Momentum, Spin, and Angular Momentum in Dispersive Media
我们研究了色散非均匀各向同性介质中结构单色光场的动量、自旋和轨道角动量。在这个一般性问题中有两个分歧:亚伯拉罕-闵可夫斯基困境和动力学(类坡印廷)与正则(自旋轨道)图像。我们表明,动力亚伯拉罕动量描述的能量通量和群速度的波在介质中。同时,我们引入了新的正则Minkowsky型动量,自旋和轨道角动量密度的字段。这些量表现出相当自然的形式,类似于布里渊能量密度,以及与先前考虑的形式主义相比的多个优点。我们应用这个一般的理论,非均匀表面等离子体激元(SPP)波在金属真空界面,并表明,SPP进行“超动量”,成比例的波矢量$k_{p} > ω/c$,和横向自旋,它可以改变其符号取决于频率$ω$。
2017-07-26 physics.optics
On-Demand Pulse Shaping with Partially Coherent Pulses in Nonlinear Dispersive Media
采用复屏方法研究部分相干脉冲在非线性Kerr介质中的演化,发现降低源相干性可提升脉冲鲁棒性,通过调整源属性可实现按需定制远场脉冲特性,为非线性介质中的脉冲整形及通信等应用提供重要参考。
2025-03-04 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
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
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
An operator approach to the analysis of electromagnetic wave propagation in dispersive media. Part 1: general results
本文研究色散各向同性无源线性介质中电磁波传播的数学模型,通过算子方法分析因果性、无源性与 Herglotz 函数的联系,并探讨广义 Lorentz 模型的稳定性、能量守恒及耗散等物理与数学性质。
2025-03-31 math-ph math.AP math.MP
X-wave mediated instability of plane waves in Kerr media
克尔介质中的平面波自发地产生近轴X波(即非色散和非衍射脉冲光束),并在传播过程中被放大。这种效应可以被认为是锥形发射的一种形式(即时空调制不稳定性),并且可以用作解释正常色散材料中聚焦脉冲分裂过程中轴外能量发射的关键。一类新的时空局域波图案被确定。X波不稳定性和非线性X波,也预期在周期性玻色凝聚气体。
2003-02-17 physics.optics
Optical Spatial Shock Waves in Nonlocal Nonlinear Media
色散激波是当非线性效应取代色散和衍射等线性效应时产生的一种有趣现象。冲击波的许多特性仍在研究之中,如时间脉冲传输的非瞬时性和空间光束传输的非局域性的相互作用。尽管关于光学克尔介质中的非线性波的研究文献非常丰富,但非局域介质中的空间色散冲击波由于其非常规的性质而值得进一步关注。事实上,它们已经在胶体物质、化学物理和生物光子学中被研究,用于感测和控制极端现象。在这里,我们回顾了最新发展的理论模型和最近的光学实验空间色散冲击波在非局部介质。此外,我们还讨论了与软物质和生物学相关的新型多功能材料的观察结果。
2019-12-11 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
Spontaneous emission in dispersive media without point-dipole approximation
我们研究了一个嵌入色散环境中与电磁场耦合的二能级量子系统。我们扩展了光-物质相互作用的理论,包括系统的空间扩展,通过其波函数考虑。这是一个超越点偶极子近似的发展。这个成分使我们能够克服与格林张量传播子有关的发散问题。因此,我们可以重新制定的自发发射率和兰姆位移的表达式。特别是,包括原子系统的空间结构澄清了原子状态的不对称性相对于这些量的空间反转的作用。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
An operator approach to the analysis of electromagnetic wave propagation in dispersive media. Part 2: transmission problems
本文用算子方法分析介电材料与色散负材料间的传输问题,通过谱分析揭示了界面共振与导波慢光等异常物理现象。
2025-03-31 math-ph math.AP math.MP
Fluctuational Quantum Electrodynamics of Dispersive Time-Varying Media
Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学);Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学凝聚态物理中心 (IFIMAC));Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉研究所 (INC))
研究色散时变介质的涨落量子电动力学,提出精确理论框架,推导出费米黄金定则定义局部态密度,证明其与经典功率等价,分析热辐射及动态卡西米尔效应,揭示新特征,展示时间调制对真空涨落和极化子的影响。
2026-07-27 physics.optics quant-ph
Casimir light in dispersive nanophotonics
时变光学介质,其介电性质在时间上被主动调制,在光的经典传播中引入了许多新的效应,并且引起了强烈的电流兴趣。在量子领域,时间相关介质可以用来将真空涨落(虚光子)转换成成对的实光子。我们把这些过程统称为“动态真空效应”(DVEs)。尽管人们对它们作为量子光源的潜在应用感兴趣,但DVE通常非常弱,通过纳米光子学中的现代技术提供了许多增强的机会,例如使用支持激发的介质,例如等离子体激元和声子极化激元。在这里,我们提出了一个理论的DVEs在任意纳米结构,色散和耗散系统。我们的框架的一个关键要素是同时纳入时间调制和“分散”通过时间翻译打破线性响应理论。我们提出了一种基于极性绝缘体光学声子频率时间调制的高效纠缠表面极化激元产生方案。我们发现,高密度的状态,特别是在双曲型极化激元介质中,可以使高效率的纠缠声子极化激元对的产生。更广泛地说,我们的理论框架使研究量子光物质相互作用的时变介质中,如自发发射,和能级位移。
2021-01-04 physics.optics
Stationary one-dimensional dispersive shock waves
研究了具有线性增益和双光子吸收的离焦介质中倾斜平面波与负折射率缺陷相互作用产生的激波。我们发现,在保守介质中,一维色散冲击波通常只存在于非稳态对象扩展远离缺陷或产生光束,耗散介质中的增益和双光子吸收之间的竞争,导致形成本地化的稳态色散冲击波,其横向范围可能大大超过的折射率缺陷。当缺陷强度不超过某一临界值时,一维弥散冲击波是稳定的。
2011-12-08 nlin.PS 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
Coupled-mode theory for electromagnetic pulse propagation in dispersive media undergoing a spatio-temporal perturbation - exact derivation, numerical validation and peculiar wave mixing
本文将电磁波的正则耦合模理论推广到复杂介质中脉冲和时空扰动的情形。与以前的尝试,得出这样的模型,我们的方法不涉及近似,并没有施加任何限制的时空配置文件。此外,充分考虑了模式色散对模式演化和与其他模式耦合的影响。因此,我们的方法可以通过根据需要在扩展中保留尽可能多的项来产生任何所需的精度。它还通过引入解的正确形式避免了先前推导的各种假象。然后,我们提供了什么是,据我们所知,有史以来第一次验证的耦合模方程与精确的数值模拟,并证明了广泛的可能性,使脉冲的时空扰动,包括脉冲缩短或扩大或更复杂的成形。我们的公式是有效的整个电磁波谱,也可以直接应用到其他波系统。
2016-01-18 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
Soliton generation through temporal reflection in media with a frequency-dependent nonlinearity
本研究揭示频率相关非线性介质中弱色散脉冲对孤子的时间反射可产生数量可控的新孤子,关键在于拉曼散射与零非线性波长的协同作用。
2024-12-04 physics.optics
Hawking Radiation in Dispersive Media
尽管霍金辐射在理论物理学中存在了30多年,但它仍然难以捉摸,未被发现。在引力黑洞的原始背景下,它也遭受概念上的困难。特别值得注意的是跨普朗克问题,这是关于在荒谬的高频率辐射的明显起源。为了更好地从理论上理解霍金辐射,并希望得到实验验证,人们正在对模拟黑洞时空几何的系统进行大量研究,通过类比,这些系统也被认为会发射霍金辐射。这些模拟系统通常表现出色散,这使波在视界处的行为规则化,但不适合分析处理,从而使霍金的预测不那么安全。研究色散系统中的霍金辐射,很难找到一种通用的解析方法。本论文对色散系统中的霍金辐射谱给出了新的数值和解析结果。它检查了两个黑洞模拟系统:它首先介绍了著名的声学模型,在这种情况下,提出了一些原始的结果,然后,通过与声学模型的类比,继续发展鲜为人知的光纤模型。
2011-06-09 gr-qc physics.optics
Conversion of recoilless gamma-radiation into a periodic sequence of ultrashort pulses in a set of dispersive and absorptive resonant media
最近证明了一种有效的技术,用于经由其通过光学厚的振动共振吸收体的传输来产生无反冲伽马辐射的超短脉冲的周期性序列[Nature,508,80(2014)]。在这项工作中,我们扩展的理论分析的情况下,一组多个吸收器。我们考虑一个分析模型,描述了频率调制的伽马辐射的光谱内容的控制,通过选择性校正的振幅和初始相位的一些光谱分量,分别使用,共振吸收或色散的核。在解析解的基础上,我们确定了所提出的技术的最终可能性。
2015-01-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum Optics in Dispersive and Absorptive Media
利用把光子和激子都看作微观自由度的微观模型,我们讨论了两种情况下的极化激元:一种是激子参数随时间变化的情况。时间依赖性导致从“假真空”中产生极化激元。“我们提出了下支和上支极化激元的产生谱。结果表明,无论是创造间隔还是创造效率都与以往的研究结果有很大的不同。另一种是吸收腔和非均匀腔中的极化激元。在这样的系统中,极化激元不能被看作是光子态和激子态之间的来回振荡。
1998-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
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
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
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