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
Three-dimensional random dielectric colloid metamaterial with giant isotropic optical activity
受理论观察的启发，即使在完全随机的系统中也可以存在各向同性的手性，我们设计了一种由元原子的随机胶体组成的介电超材料，其表现出前所未有的高各向同性光学活性。每个元原子由螺旋排列的硅纳米球簇组成。这种簇可以通过大规模DNA自组装技术制造。它表明，在胶体中的高浓度的元原子的使用提供了显着的非相干散射损耗的supperion。结果，与先前的超材料设计相比，所提出的系统显示出各向同性光学活性的三个数量级的改善。这项工作突出了完全随机系统的显着潜力，这是通常在胶体科学中产生的，作为超材料的应用对新的光子效应和设备。
2020-08-15 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Metallo-dielectric core-shell nanospheres as building blocks for optical 3D isotropic negative-index metamaterials
显示出在自然存在的介质中无法获得的电磁特性的材料，即所谓的超材料，最近一直是并且仍然是光学和材料物理与工程中最活跃的领域之一。在这些性质中，最有吸引力的一个是亚衍射分辨能力预测的介质具有折射率为-1。在这里，我们提出了一个全3D，各向同性的超材料与强大的电和磁响应的光学制度的基础上，球形金属介电核壳纳米球。磁响应源于具有高折射率的电介质壳的最低磁偶极共振，并且可以被调谐以与负责电响应的金属芯的等离子体共振一致。由于响应不是源于结构之间的耦合，因此不需要施加特定的周期性布置。此外，由于组分的几何形状，超材料本质上是各向同性和偏振无关的。它可以用当前的制造技术用诸如银（芯）和硅或锗（壳）的材料来实现。对于这些特定的现实设计，超材料在1.2-1.55微米的范围内呈现负折射率。
2011-11-07 cond-mat.other physics.optics
Ultra low-loss, isotropic 2D optical negative-index metamaterial based on hybrid metal-semiconductor nanowires
在过去的几年里，许多令人着迷的和以前几乎无法想象的特性被预测为那些新颖的，人造的，人造的材料，所谓的超材料，被证明不仅是一个有形的现实，但一个非常有用的。然而，在这个新发现的领域中，许多最好的成就远没有直接转化为在许多方面更有趣的高频范围，而不仅仅是技术困难，而且还有概念上的困难。在具有负折射率的光学超材料（通常称为负折射率超材料（NIM））的领域中，特别重要的是同时实现系统的强响应和低相关损耗的问题。在目前的工作中，我们证明了使用混合金属-半导体纳米线获得各向同性光学NIM的可能性，具有非常强的电和磁响应，表现出极低的损耗（约两个数量级优于目前的光学NIM）。
2012-10-29 cond-mat.other physics.optics
Vector solitons in nonlinear isotropic chiral metamaterials
从麦克斯韦方程组出发，利用约化微扰法导出了各向同性非线性手征材料中电磁场沿固定方向传播的两个Beltrami分量的耦合非线性薛定谔（NLS）方程组.用单共振Lorentz模型计算介电常数和磁导率，用Condon模型计算手征参数，在某些光谱区域，当忽略非线性和手征参数足够大时，两个Beltrami分量中的一个表现出负的实折射率。可能存在一个子区域，其中NLS方程的系统可以由Manakov系统近似。在该光谱子区中可以形成暗-亮、暗-暗和暗-亮矢量孤子。
2011-11-18 nlin.PS physics.optics
Construction of a polarization insensitive lens from a quasi-isotropic metamaterial slab
我们提出采用准各向同性超材料（QIMM）板构造偏振不敏感透镜，其中E偏振和H偏振波表现出相同的重聚焦效果。对于浅入射角，QIMM板将以与各向同性负折射率材料相同的方式提供一定程度的重聚焦。再聚焦效应使我们能够引入近轴光束聚焦和相位补偿的QIMM板的想法。在角谱表示的基础上，给出了傍轴光束通过QIMM平板传输的描述形式。由于QIMM板中的负相速度，提出了傍轴高斯光束的逆Gouy相移和负瑞利长度。我们发现真空中的Gouy相移所引起的相位差可以用QIMM板中的逆Gouy相移所引起的相位差来补偿。只要满足一定的匹配条件，物面的光强分布和相位分布就可以在像面完全再现。我们的模拟结果表明，超透镜效应与亚波长的图像分辨率可以实现在QIMM板的形式。
2007-02-26 physics.optics
Negative optical spin torque wrench of a nondiffracting non-paraxial fractional Bessel vortex beam
吸收瑞利介质球在无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束中受到自旋力矩的作用。在偶极近似下利用电场的辐射修正计算了轴向和横向辐射自旋力矩分量。特别强调的是，以及改变拓扑电荷和光束的半锥角的偏振。当光束阶数为零时，轴向自旋力矩分量消失。然而，当光束阶数变成一个实数正数时，涡旋光束会产生左手（负）轴向自旋力矩，因为球体从光束中心偏离轴向移动。结果表明，无衍射非傍轴分数贝塞尔涡旋光束能够诱导任意放置的瑞利吸收球发生自旋反转，在粒子操纵、光镊旋转、光学牵引光束、光学工程超材料设计等方面具有潜在的应用前景.
2016-05-30 physics.optics
High symmetry versus optical isotropy of a negative index metamaterial
光学各向同性超材料是实现亚波长成像系统所必需的材料。乍一看，人们会认为它们的设计应该基于表现出立方对称性的晶胞，立方对称性是最高的晶体对称性。预期这是一个充分条件，因为通常假设光不能解析MM的空间细节，但经历有效介质的性质，然后是光学各向同性的。在这项工作中，我们挑战这个假设，通过分析分解立方体在骨架（SCIC）负折射率MM的色散关系的等距面。我们表明，这个MM基本上是光学各向同性的，但不是在光谱域中，它表现出负折射。这方面的贡献的主要目标是介绍一种工具，允许探测的MM对光学各向同性。
2010-01-31 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
Nonplanar Chiral Metamaterials with Negative Index
我们从实验和数值上证明了非平面手征超材料具有巨大的旋光性、圆二色性和负折射率。实验的透射、反射和反演结果与模拟结果吻合得很好。这是设计和制备三维各向同性手征超材料的重要一步。
2009-07-01 physics.optics
PT-Symmetric Plasmonic Metamaterials
从理论上研究了由强耦合平面等离子体波导构成的宇称时间（PT）对称三维异向介质的光学性质。通过调整的损失-增益平衡，我们展示了如何最初的各向同性材料变得既不对称和单向。PT对称超材料的高度可调谐的光色散为设计全新类别的三维块状合成介质提供了基础，其应用范围从亚衍射极限光学透镜到非互易纳米光子器件。
2013-06-01 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
Infrared Dielectric Resonator Metamaterial
我们首次展示了一种基于高折射率碲立方夹杂物的中波红外全介质超材料谐振器。与传统的金属-介电超材料相比，介电谐振器在光学频率下是理想的，因为它们在很大程度上是角度不变的，没有欧姆损耗，并且容易集成到三维体积中。有了这些低损耗、各向同性的元件，可以更容易地实现破坏性的光学超材料设计，如广角透镜和斗篷。
2011-08-24 physics.optics
Ultrathin microwave absorbers made of mu-near-zero metamaterials
在本文中，μ-近零（MNZ）的超材料被用来实现一个λ-吸收器的厚度只有约百分之一的工作波长。超材料吸收体（MA）由双层金属螺旋阵列制成，设计成在低微波频率（~1.7 GHz）下具有大的纯虚磁导率。在高达60度的照明角度下，表现出90%以上的吸收效率。本文还研究了由二维各向同性超材料实现的偏振不敏感MA。与传统的天然材料制成的厚而重的吸波材料相比，我们的设计具有很大的应用潜力。
2012-09-27 physics.optics
Dynamically controllable, homogeneous, anisotropic metamaterials with simultaneous attenuation and amplification
经典电磁理论允许在特定频率下既不完全耗散也不完全活跃的各向异性均匀超材料。完善的均匀化形式主义表明，这种超材料可以很简单地实现为至少两种不同的各向同性介电材料的电小（可能是纳米级）球状颗粒的随机混合物，其中一种必须是耗散的，但另一种是有源的。这种超材料的介电性能受组成材料的体积分数、空间分布、颗粒形状和尺寸以及相对介电系数的影响。具有更复杂的线性和非线性本构特性的类似超材料是可能的。例如通过受激拉曼散射对活性组分材料的动态控制提供了对超材料的动态控制。
2015-10-30 physics.optics
Realization of an all-dielectric zero-index optical metamaterial
超材料为操纵物质的光学性质提供了前所未有的灵活性，包括获得负折射率，超高折射率和手性光学性质的能力。近年来，具有近零折射率的超材料引起了人们的广泛关注。这种材料内部的光不经历空间相变和极大的相速度，这些特性可用于实现定向发射、隧道波导、大面积单模器件和电磁斗篷。然而，在光频率以前证明零或负折射率超材料需要使用金属夹杂物，导致大的欧姆损耗，严重阻碍设备的应用。在这里，我们实验证明了一个阻抗匹配的零指数超材料在光频率的基础上纯电介质成分。由堆叠的硅棒单元电池形成，超材料具有几乎各向同性的低折射率响应，导致从放置在材料内的量子点的透射和定向发射的角度选择性。
2013-07-18 physics.optics
Modulation instability of structured-light beams in negative-index metamaterials
各向同性负折射率超材料的一个最基本的性质，即坡印廷矢量和波矢量的相反方向性，使许多新的线性和非线性的轻物质相互作用机制成为可能。在此，我们预测了具有克尔型和可饱和非线性的负折射率超材料中具有不同拓扑电荷的光学涡旋的方位调制不稳定性的不同特征。我们推导出一个解析表达式的空间调制不稳定性增益的克尔非线性的情况下，并表明，一个特定的条件有关的衍射和非线性长度必须满足的方位角调制不稳定性发生。最后，我们研究了由于产生涡旋的轨道角动量转移对孤立项链光束运动的影响而导致的项链光束的旋转。我们表明，旋转的方向是相反的，在积极和消极的指数材料。
2016-01-15 physics.optics
Composites of resonant dielectric rods: A test of their behavior as metamaterial refractive elements
我们报告的光波在高折射率介质棒的复合材料中的传播的数值实验，在其第一电和磁米氏共振激发的频率。这些粒子的阵列已被广泛研究，并提出作为非吸收和各向同性的超材料。我们发现，负折射，观察到有序的颗粒阵列，是由于衍射和有效介质理论产生的本构参数，不重现这些复合材料中的观察，其传输也取决于样品的形状。这进一步证实了无序的阵列，在这种情况下，出现大的传输损耗，由于消光的共振散射的颗粒。因此，这些复合材料虽然吸收很少，但由于散射而具有大的消光。
2012-02-03 physics.optics
90 degree polarization rotator using a bilayered chiral metamaterial with giant optical activity
提出了一种双层手征超材料（CMM）来实现90 °偏振旋转器，其巨大的旋光活性是由于对映体图案的金属线对之间的横向磁偶极耦合。通过透射穿过厚度小于λ/30的薄双层结构，线偏振波以超过90%的共振偏振转换效率（PCE）被转换为其交叉偏振。同时，透射波的轴比优于40 dB。它表明，在传播方向上的手性，使这种有效的交叉偏振转换可能。实验验证了这种偏振旋转器的横观各向同性特性。本结构的旋光性为约2700度/λ，这是文献中可以找到的最大旋光性。
2010-01-17 physics.optics
III-V semiconductor nano-resonators-a new strategy for passive, active, and nonlinear all-dielectric metamaterials
由介质谐振器组成的超材料由于其低的本征损耗和各向同性的光学响应而引起了人们的广泛关注。特别地，由硅介电谐振器制成的超颖表面已经显示出期望的行为，诸如有效的非线性光学转换、光谱滤波和先进的波前工程。为了进一步探索电介质超材料的潜力，我们提出了由外延生长的III-V族半导体制造的全电介质超材料，其可以利用III-V族半导体的高二阶光学可折射率，以及单片集成有源/增益介质的容易性。具体而言，我们使用选择性湿氧化工艺来创建GaAs纳米谐振器，该工艺形成低折射率AlGaO（n~1.6）下层，类似于使用绝缘体上硅晶片形成的硅介电谐振器。我们进一步使用相同的制造工艺来展示多层III-V介质谐振器阵列，为我们提供了新的器件工程自由度。对于这些阵列，我们在实验上测量~100%的反射率在一个广泛的光谱范围。我们设想，全介质III-V族半导体超材料将为无源、有源和非线性全介质超材料开辟新的途径
2016-05-01 physics.optics
On the Relation between Perfect Tunneling and Band Gaps for SNG Metamaterial Structures
在这篇文章中，我们提出了一个紧凑的分类各向同性和均匀单负（SNG）电磁超材料的完美隧穿单元。这种统一的分类是根据带隙理论和由这些晶胞组成的阵列的性质而作出的。基于他们的报道的特性，我们提出了新的结构，同时显示完美的隧穿带和完整的带隙（CBG-全向阻带的两个极化）。此外，我们还发现了一种完全隧穿，可以认为是“相移完全隧穿”。一些有趣的和新的现象，如完全完美隧穿（CPT-两个极化的全向完美隧穿），带隙移位，在双正（DPS）材料范围内的CBG等，已经报道了适当的物理和数学解释。
2013-09-25 physics.optics
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Optical Tellegen metamaterial with spontaneous magnetization
提出一种基于双材料纳米圆柱体的的三维超材料，利用自发磁化在可见光范围内实现各向同性且共振的 Tellegen 响应，借助磁 Weyl 半金属实现比自然材料高近四个数量级的体效应磁电效应。
2023-07-18 physics.app-ph physics.optics
Photonic band structure and effective medium properties of doubly-resonant core-shell metallo-dielectric nanowire arrays: low-loss, isotropic optical negative-index behavior
我们从理论和数值上研究了核壳结构金属半导体纳米线阵列的光域光子能带结构。计算了相应的负折射率光子带，得到了各向同性的等效面。的有效（负）的介电常数和磁导率，检索从S参数，是用来比较这样的纳米线阵列的性能与均匀介质中的典型的例子，如折射通过棱镜和平面透镜聚焦。发现非常好的一致性，确实确认了纳米线阵列作为低损耗、各向同性（2D）和体光学负折射率超材料的有效介质行为。事实上，引入无序是为了进一步强调其鲁棒性
2015-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Isotropic Huygens dipoles and multipoles with colloidal particles
惠更斯光源是如在惠更斯-菲涅耳原理中使用的在前向方向上散射光的元件。它们一直是虚构的，直到最近才制造出实验系统。在这封信中，我们提出各向同性的元原子作为惠更斯源。使用等离子体或介电胶体颗粒的簇，可以实现在可见频率下谐振的惠更斯偶极子，其散射截面高达颗粒几何截面的5倍，超过了假设的简单球形颗粒可实现的任何散射截面。给出的例子，预测在1000 nm的波长范围内，在光频率的前向方向上的极宽带散射。这些系统对于纳米天线、超材料和波动物理学领域以及任何需要局部控制系统辐射特性的应用（如太阳能电池或生物传感）都很重要。
2017-10-30 physics.optics
Design, fabrication, and spectral characterization of temperature-dependent liquid crystal-based metamaterial to tune dielectric metasurface resonances
可调谐介电亚表面纳米结构在光学应用中提供了令人难以置信的性能，这是由于其非凡的偏振可调谐性和在红外范围内以低损耗设计光的光的色散。在这篇文章中，我们设计和实验测量的全介质亚波长硅纳米粒子的可调谐性的帮助下，基于温度的折射率的液晶在电信制度。用数值软件模拟了由高介电纳米盘包围的双液晶（NLC）结构，用预取向材料组装，并通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱进行了光学测量。模拟结果与实际测量结果相一致，表明该调谐器达到了30nm的可调谐性。利用各向异性的温度依赖性非线性电容器，以不同的速率对高介电纳米盘的电和磁共振模式进行剪裁。各向异性到各向同性液晶液晶的相位切换实现了全介电超颖表面的两种模式的光谱调谐，并且修改了超颖材料结构的光学响应的对称性。
2022-01-17 physics.app-ph 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
Isotropic Topological Second-Order Spatial Differentiator Operating in Transmission Mode
微分具有广泛的应用，特别是在用于边缘检测的图像处理中。在使用纳米光子结构和超材料来执行这种操作方面已经取得了重大进展。特别是，最近的工作证明了一个拓扑微分器，其中的传递函数表现出拓扑电荷，使微分操作的操作条件的变化是鲁棒的。然而，所展示的拓扑微分器在反射模式下在偏离法向入射下操作，并且难以集成到紧凑的成像系统中。在这项工作中，我们设计了一个拓扑微分器，各向同性地工作在正常入射的透射模式。该器件表现出光学传递函数，具有$\pm 2$的拓扑电荷，并执行二阶微分。我们的工作点的潜力，利用拓扑概念的光学计算应用。
2021-05-11 physics.app-ph physics.optics
Three-dimensional chiral microstructures fabricated by structured optical vortices in isotropic material
光学涡旋作为一种具有螺旋相位波前和环形强度分布的结构光束，已被用于在金属中制作手征结构和在各向异性偏振相关偶氮苯聚合物中制作螺旋图案。然而，在各向同性聚合物中，由于光学涡旋的二维甜甜圈强度分布，所制造的微结构通常被限制为非手性圆柱形几何形状。在这里，我们开发了一个强大的战略，实现手性微结构在各向同性材料的涡旋光束和平面波的同轴干涉，产生三维（3D）螺旋光场。这种同轴干涉光束是通过设计由方位位相和等位相组成的全息图加载在液晶空间光调制器上而产生的。然后，在同轴飞秒激光干涉下，在各向同性聚合物中实现了三维手性微结构，其手性由拓扑电荷控制。进一步的研究表明，螺旋波瓣和手征分别是由干涉图样和螺旋相位波前引起的。该技术简单、稳定、易操作，在光镊、光通信、超材料快速制备等方面具有广泛的应用前景。
2016-08-03 physics.optics
Confining light in all-dielectric anisotropic metamaterial particles for nano-scale nonlinear optics
高折射率介质可以将光限制在纳米尺度，从而增强非线性响应。然而，在这些介质中增加的动量会恶化不同谐波之间的重叠，这在缺乏动量匹配的情况下阻碍了波长级谐振器中的有效非线性相互作用。在这里，我们提出了一种替代方法，在各向异性粒子的光限制。各向异性介质中的额外自由度允许我们独立地控制中心附近的倏逝波和远离中心的径向动量。这可以导致强的光限制以及不同谐波之间的优异的场重叠，这对于非线性波长转换是理想的。控制倏逝场也有助于超越各向同性介质天线对辐射带宽的限制。这可以改善光耦合到这些颗粒中，这对于纳米尺度的非线性光学至关重要。我们估计的二次谐波产生效率，以及光学参量振荡阈值在这些粒子中显示这些粒子的强非线性响应，即使远离中心的共振。我们的方法是有前途的实验实现，并可用于许多应用，如大规模并行传感和计算。
2021-02-25 physics.app-ph physics.optics
Hyperbolic Metamaterials for Enhanced Scintillation
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院）
提出光栅耦合双曲超材料，结合CsPbBr₃层与靶心光栅，通过高k模式和双曲共振锥增强闪烁信号，宽带增强超3倍，峰值约5倍，为高性能闪烁体提供实用途径。
2026-08-18 physics.app-ph physics.optics
Transforming space with non-Hermitian dielectrics
坐标变换是塑造光的流动的多功能工具，能够实现许多令人惊讶的现象，例如用超材料进行光学隐身。远离通常的限制，链接各向同性材料与保角变换，我们展示了如何非保角扭曲的光学空间是密切相关的各向同性非厄米介质的复杂的折射率分布。值得注意的是，这种见解可以用来规避材料的要求，工作与折射率低于1，这限制了应用的变换光学。我们应用我们的方法来设计一个宽带单向介质斗篷，它依赖于非共形坐标变换，以定制的非厄米折射率分布在一个斗篷的对象。我们的见解桥梁领域的二维变换光学和非厄米光子学。
2022-05-04 physics.optics
Optically-isotropic responses induced by discrete rotational symmetry of nanoparticle clusters
在等离子体激元和超材料领域的最新进展的推动下，纳米颗粒簇的光散射的开创性主题正在吸引巨大的新兴趣，获得比以往任何时候都更多的关注。相关的研究不仅在物理学和化学的不同分支中发现了各种新的应用，而且还迅速扩展到生物学和医学等其他领域。尽管取得了显著的成就，仍然存在着未解决的，但至关重要的挑战，如何获得不同类型的散射系统的鲁棒偏振不变的响应。在本文中，我们证明了偏振无关的响应的任何散射系统的旋转对称的轴平行于入射波的传播方向。我们证明，光学响应，如消光，散射和吸收，可以独立于所有波长的入射波的偏振。这种偏振无关的响应被证明是一个强大的和通用的功能，这纯粹是由于整个结构的旋转对称性。我们预计我们的发现将在涉及光散射的各种应用中发挥重要作用，如传感，纳米天线，光学开关和光伏器件。
2013-10-30 physics.optics
Design and experimental demonstration of a high-directive emission with optical transformations
随着无线网络和汽车雷达系统的爆炸式发展，迫切需要新材料和技术，不仅要使这些设备的尺寸最小化，还要提高它们的性能。转换光学技术是一种制造人造超材料的创新方法，这种材料可以控制电磁波，就像空间本身被转换一样，为实现这一目标提供了独特的机会。在本文中，我们设计，制造和表征一类新的超材料能够改变各向同性微波发射器的源分布和辐射模式。我们的研究结果有相当大的影响，新的ultradirectional天线具有优越的性能和紧凑性相比，在相同的频率范围内工作的传统天线的发展。
2011-04-13 cond-mat.mtrl-sci cs.ET physics.optics
Anisotropic surface polaritons at isotropic-uniaxial interface: an exact algebraic solution
本研究针对光轴平行于界面的各向同性-单轴介质界面，提出表面极化激元的通用代数精确解，整合了分散的研究成果，还得到两类新的极化激元解并首次分析椭圆型极化激元案例。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multiscale Physics-Informed Neural Networks for the Inverse Design of Hyperuniform Optical Materials
本研究提出多尺度物理信息神经网络，用于隐身超均匀无序光子材料的逆向设计，拓展了传统均匀化理论，可高效反演有限尺寸系统的有效介电分布并验证了长波外透明区的存在。
2024-11-30 cond-mat.dis-nn physics.app-ph physics.optics
Third Harmonic Generation in Transparent Longitudinal Epsilon-Near-Zero Multilayers
Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学）；Università degli Studi di Brescia（布雷西亚大学）；U.S. Army Space and Missile Defense Command（美国陆军太空与导弹防御司令部）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出了一种透明纵向介电接近零多层结构，通过实现宽波段高泵浦传输和增强的非线性效应，实现了高效的三阶谐波产生，克服了传统ENZ材料的高吸收问题。
2025-12-15 physics.optics
Self-Assembly of Liquid Crystals in Nanoporous Solids for Adaptive Photonic Metamaterials
纳米多孔介质表现出明显小于可见光波长的结构，因此可以用作光子超材料。它们的光学功能不是由基础材料的性质决定的，而是由精确的孔形状、几何形状和取向方面的定制的多尺度结构决定的。在孔隙空间中嵌入液晶提供了在单孔隙、元原子尺度上控制光-物质相互作用的额外机会。在这里，我们提出了依赖于温度的3D倒易空间映射使用同步加速器为基础的X射线衍射结合高分辨率双折射实验盘状介晶（HAT 6）吸收在自有序阵列的平行圆柱形孔17至160纳米在单片阳极氧化铝（AAO）。与Monte Carlo计算机模拟一致，我们观察到一个非常丰富的自组装行为，未知的散装状态。它包括各向同性的液体状态之间的过渡和线性列中的离散堆积，以及垂直和平行于孔轴的圆形同心环的形成。这些纹理转变支持光学双折射功能性，可通过孔径、孔表面接枝和温度在量值和符号上从正到负进行调节。我们的研究表明，单片固体中大规模自组织纳米孔隙的出现以及液晶物质在单孔尺度下的受限可控相行为提供了一种可靠且易于使用的工具来设计具有可调光学各向异性的材料，从而提供了多功能的途径来微调材料中偏振相关的光传播速度。这种可定制性是新兴的变革光学领域的核心，例如，可调节的光吸收器和极薄的超透镜。
2019-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Omnidirectional nonreciprocal absorber realized by the magneto-optical hypercrystal
光子带隙设计是有效控制光与物质相互作用的最基本方法之一。然而，传统的光子带隙总是色散的（随着入射角的增加而蓝移），这不利于广角光学器件的构建。超晶体，即含有层状双曲型超材料（HMM）的光子晶体，可以利用HMM的反常波矢色散，对光子晶体的带隙特性进行强有力的改变。本文基于隐马尔可夫模型与各向同性介质层之间的相位变化补偿，首次提出在一维光子晶体中利用磁光半导体设计非互易的柔性光子带隙。特别是对于前向和后向入射光，分别设计了前向和后向腔模的蓝移和无色散，实现了有趣的全向非互易吸收体。我们的研究结果表明，高（低）吸收约0.99（0.25）在20-75度的角度范围内的前（后）入射光的波长为367 nm。非互易全向腔模不仅有利于设计出理想的、工作在宽角度范围内的单向光吸收体，而且在全角度反射器和滤光器方面具有重要的应用价值。
2021-07-15 physics.optics
Four-Vector Optical Dirac Equation and Spin-Orbit Interaction of Structured Light
光的自旋-轨道相互作用是理解材料电磁性质和实现光场自旋控制操纵的关键概念。实现这些目标需要在矢量波动力学的背景下对自旋相关的光学现象进行完整的描述。我们发展了一个广义介质中光场的扩展狄拉克理论，它类似于具有反常磁矩的大质量费米子在外部赝磁场中运动的非厄米手征扩展。这种相似性使我们能够通过有效场论方法研究材料的光学行为，并在超材料，光子拓扑绝缘体等方面得到广泛的应用。我们通过研究结构光在自旋简并介质和非均匀各向同性介质中的自旋轨道相互作用，证明了这种方法，这导致了自旋轨道霍尔效应和自旋轨道角动量转换。重要的是，我们的方法提供了简单而清晰的物理见解，在通用介质中的光的自旋-轨道相互作用，并有可能弥合我们的理解之间的电子和光子系统的拓扑绝缘体。
2022-11-06 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
