Actively controlling the topological transition of dispersion based on electrically controllable metamaterials
等频轮廓线（IFC）从封闭椭球到开放双曲面的拓扑过渡将提供控制光传播的独特能力。然而，主动调节这些效应的能力仍然难以捉摸，相关的实验观察是非常可取的。在此，通过调节石墨烯层的化学势，研究了由石墨烯/介质多层膜构成的周期结构中的可调电IFC。特别地，我们提出了两种各向异性零指数介质中的PEC/PMC杂质的主动控制输运。最后，通过在二维传输线系统中加入可变电容二极管，实现了基于电可控超材料的色散磁拓扑的主动控制。随着电压的增加，我们测量了不同的发射模式，从一个点源内部的结构，观察IFC的相变过程。主动调谐拓扑转变的实现将为超材料的动力学控制开辟一条新的途径。
2018-03-18 physics.optics
Far-field super-resolution imaging with a planar hyperbolic metamaterial lens beyond the Fabry-Perot resonance condition
我们证明了利用平面双曲超材料透镜（PHML）可以实现远场超分辨成像，超越了法布里-珀罗共振条件。尽管PHML的厚度远大于波长，但PHML不仅可以高透过率地透射辐射波和倏逝波，而且可以收集图像区域内所有的波，并且它们的幅度在同一数量级。提出了一种实现远场超分辨成像的PHML设计方案，光源与像之间的距离为波长的10倍。我们表明，我们的PHML的超分辨率是强大的损失，和PHML可以通过周期性堆叠的金属和电介质层。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonance linewidth and inhomogeneous broadening in a metamaterial array
我们研究了非均匀加宽对由非对称开口环谐振器组成的平面超材料的集体响应的影响。我们表明，当单个元原子共振频率的加宽大约是表征裂环不对称性的频率的一半时，这样的响应会导致传输共振，该共振可以持续存在。我们还发现，较大程度的非均匀加宽可以大大改变合作的响应，破坏这种共振。由于非均匀加宽而导致的合作响应的降低的效果可以应用于生产超材料样品，该超材料样品更接近地模仿具有明确定义的磁化率和介电常数的均匀磁介电介质。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupled metamaterial-phonon terahertz range polaritons in a topological insulator
本文通过TDTS实验展示BST拓扑绝缘体声子与LC超材料光子模式的强耦合，观测到声子极化激元及约0.09的归一化耦合强度，证明可借电磁环境调控材料力学、磁与拓扑自由度。
2024-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling optical memory effects in disordered media with coated metamaterials
无序光学介质中的记忆效应，如倾斜-倾斜和移位-移位空间相关性，大多数应用都集中在生物组织内部和通过生物组织成像。在这里，我们提出了一种超材料平台，不仅可以增强，而且可以调节随机介质中的记忆效应。具体地说，我们研究了由涂层球和圆柱体组成的超材料中的移位-移位和倾斜-倾斜的空间相关性的辐射转移方程。本文从单次散射相函数出发，计算了球、柱两种几何形状的各向异性散射介质中的平移关联，并找到了它们之间的一个简单关系。我们证明了Fokker-Planck模型在小角近似下可以得到有弹道光贡献的平移-倾斜记忆效应。通过考虑一个二维的散射系统，厚的介质圆柱体与亚波长层的热可调磁光半导体涂层组成，我们提出了定制和控制的光散射中的移位移位和倾斜倾斜的记忆效应的可能性。特别是，我们表明，广义记忆效应可以通过提高系统的温度，它可以通过施加外部磁场减少。总之，我们的研究结果揭示了超材料系统在无序介质中控制外部记忆效应的潜在应用。
2018-11-13 physics.optics
Controlling Surface Plasmons Through Covariant Transformation of the Spin-Dependent Geometric Phase Between Curved Metamaterials
广义相对论使用弯曲的时空来描述加速的坐标系。粒子在不同弯曲时空中的运动，可以通过不同坐标系之间的协变变换，看作是等价的物理过程。在这项工作中，我们使用一维弯曲的超材料来模拟弯曲时空中的加速粒子。不同的曲线形状的结构被用来模拟不同的加速帧。沿着结构的不同几何相位用于模拟帧中的不同运动。利用广义相对论的协变原理，我们可以通过时空变换，如洛伦兹变换和保角变换，得到等价的纳米结构。通过这种方式，可以发现许多协变结构，它们在被自旋光子激发时产生相同的表面等离子体场。基于引力场中的Rindler度规，得到了一种新的加速光束--Rindler光束。基于几何相位梯度的系统可以获得很大的有效折射率。这种通用的协变设计方法可以推广到许多其他光学介质。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Controlling evanescent waves using silicon photonic all-dielectric metamaterials for dense integration
在CMOS代工平台上制造的超紧凑、密集集成的光学部件对于光学信息处理和电子-光子共集成是非常期望的。然而，在硅光子器件中普遍存在的由纳米尺度限制引起的大空间范围的倏逝波导致显著的串扰和散射损耗。在这里，我们证明了各向异性全介质超材料打开了一个新的自由度，在全内反射，以缩短衰减长度的倏逝波。我们的实验表明，减少串扰大于30倍，弯曲损耗大于3倍，在密集集成，超紧凑的光子电路块。我们的原型全介质超材料波导实现了约3.7 dB/cm的低传播损耗，与硅条形波导的传播损耗相当。我们的方法标志着从干涉为基础的限制，如在光子晶体或槽波导，利用纳米级场增强的出发。其抑制倏逝波而不显著增加传播损耗的能力将为基于全电介质超材料的密集集成铺平道路。
2018-07-04 physics.optics
Mechanism of the Fano resonance in a planar metamaterials: Analysis from the coupled two-oscillator model
基于耦合双振子模型，研究了平面异向介质中Fano共振的产生机理。我们描述了亮模（连续模）和暗模（离散模）共振附近的反射率和透射率等光谱，并用Fano公式解释了它们的光学性质。平面超材料中共振的Fano公式可以预测由亮模和暗模之间的耦合引起的反射率和透射率中出现的非对称形状线和辐射特性。
2016-05-03 physics.optics
Effects of mutual coupling in dual-resonance metamaterials
这封信提出了一个由两组不同谐振频率的电LC（ELC）谐振器组成的超材料中互耦合效应的研究。通过仿真和实验，发现当两个共振变得光谱接近时，它们经历显著的移位和减弱。等效电路模型表明，两个谐振器组之间的电感耦合是谐振特性变化的主要原因。这项研究是基础设计超材料与扩展带宽或空间可变的响应。
2011-09-01 physics.optics
Double Fano resonances in a composite metamaterial possessing tripod plasmonic resonances
通过在双开口环谐振器超晶格中嵌入四杆谐振器，制备了具有三脚架等离子体共振的平面复合超材料。双Fano共振观察到一个共同的subradiant驱动振荡器与两个superradiant振荡器耦合。作为四能级三脚架原子系统的经典模拟物，该复合材料的透射光谱表现出双Fano相干效应。两个超辐射振荡器之间的吸收功率的转移是通过操纵通过垂直入射的电磁波的偏振角共轭的两个耦合强度来控制的。
2014-10-27 physics.optics
Second harmonic double resonance cones in dispersive hyperbolic metamaterials
研究了双曲型超材料中二次谐波双共振锥的形成。该结构表面上的电偶极子诱导二次谐波光传播到两个不同的体积等离子体激元-极化激元通道中：一个信号在其特有的共振锥内传播;一个锁相信号被困在泵的共振锥下。超材料色散和双折射引起两个体积等离子体激元之间的大的角度发散，使这些结构的理想亚波长的第二和更高的谐波成像显微镜。
2013-05-23 physics.optics
Fano resonances in dielectric, metallic and metamaterial photonic structures
我们研究数值Fano共振激发的电介质，金属和左手圆柱体的周期性阵列。特别令人感兴趣的是在圆柱体的线性阵列中激发的Fano共振。分析了电磁场的空间分布和对称性，讨论了观测到的法诺共振与二维圆柱阵列频谱之间的关系。
2016-08-27 physics.optics
Resonant enhancement of Raman scattering in metamaterials with hybrid electromagnetic and plasmonic resonances
研究了一种由（Al/ZnS/Al）薄膜组成的三层超材料的完美光吸收体，该超材料的顶部铝层被图案化为圆盘纳米天线阵列，用于共振增强沉积在超材料上的C-60富勒烯分子的拉曼散射。超材料被设计为具有由于在拉曼泵浦频率（725 nm）处的等离子体和电磁共振而产生的共振带以及斯托克斯发射带。从C60的拉曼散射的超材料与共振匹配的频带被测量到增强一个数量级以上的非共振吸收带峰值在1090 nm的超材料从C60。由于与传播的表面等离子体激元带的共振，拉曼泵浦被显著增强，而高阻抗匹配的电磁共振被期望有效地耦合出拉曼发射。通过数值模拟研究了等离子体共振和电磁共振形成复合共振的性质和杂交。
2016-03-08 physics.optics
Cooperative resonance linewidth narrowing in a planar metamaterial
我们从理论上分析了在非对称开口环谐振器的超材料阵列中谱线塌陷的实验观察[Fedotov等人，物理修订信函104，223901（2010）]。我们表明，合奏紧密间隔的谐振器具有合作的响应，解释了所观察到的系统尺寸依赖的传输谐振线宽变窄。我们进一步表明，这种合作狭窄依赖于晶格间距敏感，并显着更强的缩小可以实现抑制欧姆损失的媒体。
2012-09-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent excitation-selective spectroscopy in planar metamaterials
在具有电偶极和磁偶极共振的超材料的原理验证实验中，我们证明了通过沿着驻波定位超材料，可以分别关闭和打开电和磁共振，而这两种共振都存在于行波谱中。
2013-12-02 physics.optics
Linear and Nonlinear Fano Resonance on two-dimensional Magnetic Metamaterials
我们证明了线性和非线性Fano共振都可以在二维磁性超材料上实现。Fano共振来自局域磁等离子体共振和传播的表面等离子体激元之间的干涉。当研究超材料结构的线性光学响应时，在椭圆偏振光谱中观察到这种干涉现象。通过对磁性超材料器件的几何参数进行微调，将非线性Fano响应调谐到飞秒泵浦激光的近红外波长（1.61-1.8 μm），发现了三次谐波的Fano型调制，并与我们的理论模型相吻合。
2012-01-05 physics.optics
A Broadband Dipolar Resonance in THz Metamaterials
我们展示了一种具有宽带偶极共振的太赫兹超材料，其起源于LC共振的杂交。通过有限元方法模拟优化的结构是由电子束光刻和太赫兹时域光谱表征。数值上，我们发现，当两个LC超材料谐振器放在一起，电偶极子谐振除了LC谐振出现。我们观察到这些共振的宽度对共振器之间的分离的强烈依赖性。这种依赖性可以基于串联和并联RLC电路类比来解释。当两个谐振器融合在一起时，出现宽带偶极谐振。超材料具有以1.12 THz为中心的FWHM为0.47 THz的阻带。实验测得的能带特征与模拟结果吻合较好。实验测得的THz在阻带内的消光比为15 dB。
2014-11-24 physics.optics
Multi-spectral near perfect metamaterial absorbers using spatially multiplexed plasmon resonance metal square structures
利用多路复用金属正方形等离子体共振结构，在多光谱波长下实现了近完美的红外线吸收。在两个单独的波长下，在双波段超材料吸收器中观察到超过95%的光功率吸收，并且在三个单独的波长下，在三波段超材料吸收器中观察到超过92.5%的光功率吸收。峰值吸收波长主要由多路复用结构中的金属正方形的尺寸确定。在峰值吸收波长处计算了介质间隔层中间的电场分布。结果表明，强的光吸收对应于超材料结构中的局部四极等离子体共振模式。
2013-01-30 physics.optics
Controlling the broadband enhanced light chirality with L-shaped dielectric metamaterials
本文设计了基于倾斜纳米柱的全介电硅基L形超材料，通过掠射角沉积实现晶圆级制备，在透射模式下获得宽带增强且振幅与频率均可调控的手性光学响应。
2024-03-27 physics.optics
Controlling spontaneous emission of a two-level atom by hyperbolic metamaterials
在量子光学的框架下，我们分析了介电常数张量不定的介质中二能级原子的自发发射特性，其中色散关系的几何形状为椭球或双曲面（双曲介质）。衰减率明确给出了考虑偶极跃迁矩阵元素的方向。结果表明，对于椭球体情况，通过改变矩阵元的方向可以调节耦合到不同模式的光子的强度;对于双曲面情况，发现双曲面介质中的自发发射与介质背景相比可以显著增强。另外，自发发射具有很强的方向性，在渐近线方向上最大。
2012-03-03 physics.optics quant-ph
Random terahertz metamaterials
利用太赫兹时域光谱技术研究了垂直入射光通过周期性排列和随机排列的平面开口环谐振腔的传输特性。在异向介质中引入位置无序对基本电感电容（LC）谐振的品质因数没有影响。偶极共振在其共振频率中经历加宽和偏移。实验表明，随机分布的SRR结构在LC谐振时非相干相互作用，但在较高频率的偶极谐振时相干耦合。
2009-09-18 physics.optics
Negative refractive index induced by percolation in disordered metamaterials
提出了一种适用于含有空间随机分布介质球的无序异向介质的有效介质模型。与有序超材料的有效介质模型类似，该模型预测了球体中由电偶极和磁偶极米氏共振引起的有效磁导率和介电常数的共振。此外，该模型预测的红移的电共振粒子负载的增加。有趣的是，当粒子负载超过33%的逾渗阈值时，模型预测电共振与磁共振重叠，导致负折射率。
2017-03-08 physics.optics
Reversible modulation and ultrafast dynamics of THz resonances in strongly photoexcited metamaterials
我们证明了一个超快的可逆调制共振太赫兹（THz）响应在强光激发的超材料。偶极跃迁~1.6 THz的瞬态谱-时响应随泵浦能量密度的变化呈现明显的非单调变化。跃迁能移、强度、谱宽和密度依赖的超快弛豫表明初始猝灭后共振态的显著再现。我们的模拟，结合从光致瞬态光栅的一阶衍射，再现的显着特点，为设计非线性和频率捷变太赫兹调制器提供了一种新的途径。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband Slow Light Metamaterial Based on a Double-Continuum Fano Resonance
我们提出了一种低对称性三维超材料的概念，它表现出双连续Fano（DCF）光学共振。这种超材料被描述为支持弱耦合到正交偏振的两个非简并“亮”带的连续体的离散“暗”电磁状态的双折射介质。结果表明，当介质参数改变时，光通过这种DCF超材料的传播可以在很宽的频率范围内减慢（例如，“暗”模式的频率）沿着光路被动态地改变。使用特定的超材料实现，我们证明了DCF方法慢光（SL）优于EIT，因为它能够实现光谱均匀的群速度和透射系数。
2010-11-25 physics.optics
Sharp dark-mode resonances in planar metamaterials with broken structural symmetry
我们报告说，具有非常高的品质因数的谐振响应可以在平面超材料中通过在其结构元件的形状中引入对称性破缺来实现，这使得能够激发暗模式，即弱耦合到自由空间的模式。
2007-04-12 physics.optics
Ultrafast Switching in Terahertz Metamaterials using Ion Implanted Silicon on Sapphire
我们展示了太赫兹超材料的超快共振开关，通过光激发的辐射损伤硅放置在单个分裂间隙环谐振器的间隙。我们观察到的基本谐振模式的动态切换关闭的时间尺度为4皮秒（ps），随后由相同的谐振开关后20 ps。通过数值模拟得到的超材料单胞中的电场分布清楚地支持了我们的实验观察，表明谐振器间隙处的高电场，负责电感-电容谐振（LC），完全消失，并在光激发后关闭谐振。超材料共振的超快开关归因于离子注入硅中自由载流子的产生及其在超短时间尺度上的复合。这种基于硅的超材料的主动控制可以导致超快太赫兹元器件。
2014-07-10 physics.optics
Anomalous Resonance Frequency Shift in Liquid Crystal-Loaded THz Metamaterials
通常假设并入有双液晶的光谱可调谐超材料的巴比涅互补图案呈现相同的调谐范围。在这里，我们表明，对于一个混合，太赫兹液晶-超材料，其谐振的折射率的变化的灵敏度基本上不同的两个互补模式。这是由于液晶的取向与图案中感应的局部电场的方向之间的失配。此外，更有趣的是，我们的实验数据表明，有可能将正超材料图案的共振移动到超出对准失配所施加的限制。我们的分析表明，所观察到的异常频移的结果从取向的光学非线性的双液晶。
2021-06-23 physics.optics
Observation of Fano resonance using a coupled resonator metamaterial composed of meta-atoms arranged by double periodicity
研究了由双周期电开口环谐振器（eSRR）阵列组成的平面超材料的传输特性。由于双周期异向介质中不同晶格周期引起的不同谐振模式之间的耦合，可以预期Fano谐振的出现与耦合经典振子的情况相同。我们制作了互补的eSRR，并验证了在太赫兹区域的双周期性的eSRR的透射光谱中出现了Fano样的光谱形状。
2016-12-12 physics.optics
Characterization of dipolar current-based metamaterials showing a single resonance in the terahertz spectrum
我们将报告的电磁响应，由于诱导偶极电流的超材料的二维阵列的金属元素。用作频率选择器，超材料透射率在1至8 THz的区域中呈现单个谐振，其可以通过选择平面金属元件的尺寸和形状并利用麦克斯韦方程组的可缩放性来容易地选择和缩放，从而保持品质因数不变。在此基础上，我们设计并测试了一系列简单、廉价的频率选择性超材料。
2009-08-04 physics.optics
Magnetic levitation of metamaterial bodies enhanced with magnetostatic surface resonances
我们提出，由负磁导率超材料构建的宏观物体可能会在低频磁场中经历共振增强的磁力。时间平均力的共振增强源自静磁表面共振（MSR），其类似于负介电常数粒子的静电共振，在光学中众所周知为表面等离子体共振。我们推广的经典问题的MSR的均匀对象，包括各向异性的超材料，并考虑最极端的情况下，各向异性的磁导率是负的，但在其他方向上的积极。它示出，深亚波长的对象，这种不确定的（双曲线）介质表现出明显的磁偶极共振，强烈耦合到均匀或弱不均匀的磁场，并提供强大的增强的磁力，使应用程序，如增强磁悬浮。
2012-03-26 physics.optics
A simple metamaterial absorber associated with Fano-like resonance
提出了一种简单的超材料吸收体，其适于在与Fano类谐振相关联的大面积上制造。所提出的设计的超材料吸收体由硅衬底上的光致抗蚀剂盘阵列组成，然后在结构的顶部沉积三层Au、ZnS和Au。由于三层，在衬底和光致抗蚀剂盘顶部上的金层之间形成空腔，并且在衬底上的金层和ZnS层本身之间的ZnS层中形成波导。由于腔模和导模共振的干涉以及伍兹反常，产生了类法诺共振。腔模共振作为连续模工作，而导模共振和Woods异常作为离散模工作。共振的光谱位置可以通过仅控制三层的厚度来调谐，而不是如常规超材料吸收器中通常所做的那样对微米和纳米结构的结构尺寸和形状进行修改。这种设计可以容易地按比例缩放以用于大面积上的制造，因为它将结构化和沉积工艺分开并使它们顺序进行，从而避免了常规超材料处理通常需要的昂贵且复杂的剥离或蚀刻工艺。
2019-04-06 physics.optics
Tuning the Resonance in High Temperature Superconducting Terahertz Metamaterials
在这封信中，我们介绍了太赫兹超材料的谐振特性，该超材料由高温超导薄膜制成的开口环谐振器阵列组成。通过改变温度，我们观察到了高效的超材料谐振开关和频率调谐，具有一些以前没有发现的特征。利用实验测得的超导薄膜复电导率对超材料谐振进行数值模拟，结果与实验结果吻合较好。我们开发了一个理论模型，解释了调谐功能，它考虑到电阻谐振阻尼和额外的开口环电感贡献的实部和虚部的温度依赖性复杂的电导率。理论模型进一步预测了由更薄的超导开口环谐振器阵列组成的超材料中更有效的谐振开关和频率偏移，这也在实验中得到了验证。
2010-09-08 cond-mat.supr-con physics.optics
Nonlinear interaction of two trapped-mode resonances in a bilayer fish-scale metamaterial
我们报告了一个双分子层的鱼鳞状超材料的光传输。结果表明，在高品质因数Fano型陷模共振激发频率附近可以实现全光开关。从频域和时域两个方面分析了由克尔型非线性介质平板构成的双层结构中两个近距离陷阱模共振的非线性相互作用。它表明，这两个共振不同的反应上施加的强光，导致目的地的多稳态传输。
2014-08-20 physics.optics
Discontinuous design of negative index metamaterials based on mode hybridization
电感器-电容器（ELC）谐振器提供一系列电谐振，并且一对ELC谐振器导致每个谐振分成两个模式，即，磁和电模式，对应于反对称和对称电流分布。通过对ELC谐振器的精心设计，我们可以通过将第一电共振模式和第二磁共振模式重叠的模式混合来实现负折射率超材料。这种非连接设计可以提供实现三维负折射率超材料的机会。
2012-09-25 physics.optics
Ferrimagnetic-like surface resonance from hybrid metamaterial slab
我们表明，由两种不同类型的腔的一维阵列组成的混合超材料板表现出类似亚铁磁的表面共振，其可用于实现有趣的现象，例如作为强角度依赖反射相位的结果的定向发射以及高斯入射光束选择性耦合到高阶衍射通道中，从而产生负反射和反向回溯的现象。在微波政权的实验结果进行了验证。
2010-05-20 physics.optics
Terahertz sensing of highly absorptive water-methanol mixtures with multiple resonances in metamaterials
高吸收性水溶液的超灵敏太赫兹传感仍然具有挑战性，由于在太赫兹制度的水的强吸收。在这里，我们实验证明了一个具有成本效益的超材料为基础的传感器集成太赫兹时域光谱的高吸收水-甲醇混合物传感。这种超材料具有简单的非对称线结构，其支持多个谐振，包括太赫兹范围中的基本Fano谐振和高阶偶极谐振。这两种共振模式在透射光谱中具有很强的强度，我们利用它来检测高吸收的水-甲醇混合物。实验表征的灵敏度的Fano和偶极共振的水-甲醇混合物被发现分别为160和305 GHz/RIU。这种方法提供了一种途径，易于获得的超材料辅助太赫兹光谱的高吸收性的化学和生物化学材料的超灵敏传感与多个共振和高精度。
2022-04-01 physics.med-ph physics.optics
Wavelength-Tunable Infrared Metamaterial by Tailoring Magnetic Resonance Condition with VO2 Phase Transition
在这项工作中，我们报告的波长可调谐红外超材料的设计与相变的二氧化钒（VO 2）激发磁共振。数值模拟表明，当VO 2是一种金属时，在10.9 μ m的波长处有一个宽的吸收峰，但当VO 2在低于其相变温度68 ℃时转变为介电相时，吸收峰移到15.1 μ m。共振波长的38.5%的可调谐性源于金属VO 2中等离子体激元辅助的磁共振与电介质VO 2中光学声子辅助的磁共振的不同激发条件。借助共振波长处的电磁场分布，阐明了其物理机制。本文还讨论了等离子体-声子耦合引起的混合磁共振模式。研究结果对新型电子、光学和热器件的主动控制具有重要意义。
2014-08-06 physics.optics
Electromagnetic energy within single-resonance chiral metamaterial spheres
本文导出了平面波作用下手征色散球内时均电磁能量的精确表达式。色散关系对应于由非耦合单共振螺旋谐振器组成的手性超材料。利用场分解方案和双各向异性介质中电磁能量密度的一般表达式，计算了同时具有磁性和手征性的介质中内场的Lorenz-Mie解.我们还得到了一个明确的内部电磁场和吸收截面之间的解析关系。这一结果被施加到证明，强手性导致弱球内的非共振场增强。absorb.ing
2013-03-04 physics.optics
On Fresnel-Airy Equations, Fabry-Perot Resonances and Surface Electromagnetic Waves in Arbitrary Bianisotropic Metamaterials, including with Multi-Hyperbolic Fresnel Wave Surfaces
我们介绍了一个理论的光学响应的双各向异性层与任意有效介质参数，这导致广义Fresnel-Airy方程的反射和透射系数在所有入射方向和偏振。这些方程的极点提供了双各向异性层和界面中法布里-珀罗共振和表面电磁波色散的显式表达式。这些共振的存在条件与体双各向异性材料的高k特征函数h（k）=0的零点和Durach等人根据双曲拓扑类对双各向异性介质的分类[Applied Sciences，10（3），763（2020）; Optics Communications，476，126349（2020）]拓扑相关。
2021-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Contribution of the magnetic resonance to the third harmonic generation from a fishnet metamaterial
我们从实验和理论上研究了双层渔网状超材料产生的三次谐波。为了明确地揭示最显著的磁共振的影响，所产生的三次谐波被测量为入射角的函数。实验和数值计算表明，当泵浦光激发磁共振时，三次谐波信号的角度依赖性在入射角为θ \simeq 20°时有一个局部极大值。这个最大值被示出为在金层中的电流的反对称分布的指纹。分析模型的基础上的非线性动力学的电子内部的黄金显示出良好的协议与实验和数值计算结果。这清楚地表明了在超材料的电共振和磁共振下的第三谐波角模式的差异。
2012-11-22 physics.optics
Fano resonances in magnetic metamaterials
研究了耦合到一维开口环谐振器阵列的内（外）容（电）性缺陷对磁感应平面波的散射。我们研究了一些简单的缺陷配置法诺共振发生和研究的行为的传输系数作为可控的外部参数的函数。我们发现，对于嵌入的电容性缺陷，除了少量的耦合到第二邻居是必要的法诺共振的发生。对于外部电感缺陷，Fano共振是常见的，并且它们可以通过改变缺陷和SSR阵列之间的相对取向或距离来调谐。
2011-10-08 physics.optics
Toy model for plasmonic metamaterial resonances coupled to two-level system gain
我们提出，解决，并讨论了一个简单的模型的超材料纳入光学增益：一个单一的玻色子共振耦合到一个费米子（倒）两级系统共振通过本地场的相互作用。对于给定的稳态反演，该模型可以解析求解，揭示了丰富的各种各样的（法诺）吸收/增益线型。我们还给出了一个解析表达式的固定反转所产生的增益钉扎在稳态条件下。此外，“激光SPASER”的动态响应，即，它的弛豫振荡，可以通过简单的数值计算在同一模型内获得。因此，这个玩具模型可以被看作是通常的激光速率方程的近场光学对应。
2008-09-04 physics.optics
Strong interaction between graphene layer and Fano resonance in terahertz metamaterials
石墨烯因其独特的光学和电学性质而成为现代光学和光电子学领域的一个重要组成部分。在中红外和太赫兹（THz）区域，石墨烯表现得像金属一样，并支持表面等离子体共振（SPR）。此外，石墨烯的连续可调导电性使活性SPR成为可能，并产生了一系列活性应用。然而，石墨烯和金属基共振超材料之间的相互作用尚未完全了解。本文系统地模拟研究了双间隙开口环超材料中石墨烯层与太赫兹共振的相互作用。模拟结果表明，石墨烯层可以大大减少Fano谐振，甚至关闭它，而使偶极谐振几乎不受影响，这一现象很好地解释了石墨烯的高导电性。通过改变石墨烯的费米能或层数来操纵石墨烯的导电性，可以调制Fano共振的幅度。这里的可调谐Fano共振与潜在的物理机制一起，在设计活性金属-石墨烯混合超材料时具有战略重要性。此外，Fano共振对石墨烯层的“灵敏度”在超灵敏传感领域也受到高度赞赏，其中新的物理机制可以用于感测具有高电导率的其他石墨烯类二维（2D）材料或生物分子。
2017-03-22 physics.optics
Silicon-based Infrared Metamaterials with Ultra-Sharp Fano Resonances
超材料和超表面代表了光操纵、生物和化学传感、非线性光学甚至spaser激光的一个非常通用的平台。这些应用中的许多依赖于超材料的共振性质，这是近场中光能的极端光谱选择性集中的基础。自由空间光耦合到具有高谐振品质因数Q>>1的尖锐谐振元表面中的简单性是相对于极其角度敏感的衍射结构或固有不均匀的高Q光子结构（诸如环形或光子晶体微腔）的显著的实际优点。这种光谱选择性目前对于绝大多数由金属制成并遭受高等离子体损耗的超材料是不可能的。在这里，我们提出并证明了Fano共振全半导体光学元表面支持光学共振与品质因数Q>100，几乎是一个数量级比他们的等离子体对应物支持尖锐。这些硅基结构被证明是平面手性的，为高效的超薄圆偏振器和圆偏振辐射的窄带热发射器打开了激发的可能性。
2013-09-25 physics.optics
Multiple Tunable Hyperbolic Resonances in Broadband Infrared Carbon-Nanotube Metamaterials
利用真空过滤法制备的定向排列、密集堆积的碳纳米管超材料是一种新兴的红外纳米光子材料。我们报告多个双曲等离子体共振，一起跨越中红外线，在个别共振器由对齐和密集包装的碳纳米管。在第一近场扫描光学显微镜（NSOM）成像研究的纳米管超材料谐振器，我们观察到不同的深亚波长场分布在基本和高阶谐振频率。纳米管超材料的晶圆级面积使我们能够将这种近场成像与许多谐振器阵列的缩放特性的系统远场光谱研究相结合。彻底的理论建模与这些测量结果一致，并将谐振识别为双曲波导模式的高阶Fabry-Pérot（FP）谐振。纳米管谐振器阵列在1.5-10 μm范围内表现出宽带消光，在3-5 μm的大气透明窗口内表现出可逆的可切换消光。支持多谐振模式的宽带碳纳米管超材料是超紧凑吸收体、可调谐热发射器和中红外宽带传感器的有希望的候选者。
2020-07-04 physics.app-ph physics.optics
Plasmonically induced transparent magnetic resonance in a metallic metamaterial composed of asymmetric double bars
我们证明了当电磁波垂直入射到双杆平面上时，在非对称双杆结构中可以诱导出磁共振的俘获模式，而当双杆长度相等时，这种模式就不能被激发。通过调整结构几何形状，当它发生在偶极共振区时，被捕获的磁共振变得透明，几乎没有共振吸收，这是一种所谓的电磁感应透明的等离子体类似物的现象。因此，通过引入不对称性的附加磁共振被解释为非线性等离子体激元耦合的结果。
2011-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic and Metamaterial Structures as Electromagnetic Absorbers
电磁吸振器在许多领域受到越来越多的关注。一系列的等离子体和超材料结构可以作为有效的窄带吸收器，由于激发等离子体或光子共振，提供了一个巨大的潜力，在设计选择性的热发射器，生物传感等应用在其他应用，如太阳能收获和光子检测，光吸收器的带宽要求是相当宽的。在这样的背景下，人们提出了多种宽带/多带吸收机制，如多共振混合、激发相位共振、利用各向异性材料减慢光的传播速度、采用高损耗材料等。
2014-04-23 physics.optics
Thermal tunability in terahertz metamaterials fabricated on strontium titanate single crystal substrates
我们报告了一个实验演示的热调谐的谐振频率在平面太赫兹超材料组成的金开口环谐振器阵列上制作的大块单晶钛酸锶（SrTiO 3）基板。将超材料从409 K开始冷却到150 K，与其室温谐振相比，导致谐振频率偏移约50%，并且谐振强度变化很小。共振位移是由于钛酸锶的温度依赖性折射率（或介电常数）。该实验为利用高介电常数衬底和复合金属氧化物材料的温度敏感特性设计可调谐太赫兹器件开辟了途径。
2011-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Macroscopic electromagnetic response of metamaterials with toroidal resonances
环形偶极子，首次由Ia描述。B. Zeldovich [Sov.物理JETP 33，1184（1957）]是一种不同于电偶极子和磁偶极子的独特电磁激励。它有许多有趣的性质：静态环形核偶极负责原子光谱中的宇称破坏;静态环形偶极和振荡磁偶极之间的相互作用被认为违反牛顿第三定律，而涉及环形多极的非稳态电荷电流配置已被预测在没有电磁场的情况下产生矢量势。超材料中存在的环形响应最近被证明，现在是一个不断增长的研究领域。然而，没有直接的分析联系尚未建立宏观电磁介质和环形偶极子激发的传输和反射。为了解决电磁理论中的这一重要空白，我们开发了一种分析方法，将超材料的微观和宏观电磁响应联系起来，并使用案例研究显示了环形偶极子在塑造超材料的电磁特性中的关键作用。
2013-10-01 physics.optics
Analogue of Electromagnetically Induced Transparency in a Terahertz Metamaterial
我们的实验表明，在太赫兹频率的平面超材料表现出类似电磁感应透明的光谱响应。超材料单位单元由被另一个闭合环包围的开口环组成，其中它们的尺寸使得它们的可激发最低阶模式具有相同的谐振频率，但寿命非常不同。太赫兹时域光谱验证了这两个共振的干涉导致位于宽的不透明区域内的窄的透明窗口。与以前的研究相比，这种增强的传输是通过独立激发两个共振来实现的，其中它们与辐射场的耦合以及它们的线宽强烈不同。严格的数值模拟证明，透明窗口与大群指数和低损耗相关，使得该设计对慢光应用具有潜在的有用性。该实验开辟了一条利用金属结构中的局域共振探索量子力学现象的途径，
2009-08-29 physics.optics
Metamaterial all-optical switching based on resonance mode coupling in dielectric meta-atoms
基于光学非线性的全光开关必须经历原子尺度和电子尺度的光-物质相互作用的复杂过程，因此需要相对较高的功率和较长的响应时间，这构成了全光技术的主要瓶颈。本文提出了一种新的全光开关机制，即通过改变超材料中超原子的共振模式来实现全光开关，而不涉及材料的光学非线性。设计并构造了一种由立方介电亚原子周期性嵌入背景矩阵中构成的超材料。从理论和实验上证明了在微波波段利用与信号光功率相同的垂直方向开关光调制亚原子的共振模式实现全光开关的功能。这一结果代表了获得具有极低阈值功率和高开关速度的全光开关器件的重要一步。
2014-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced and directional single photon emission in hyperbolic metamaterials
我们提出了一种方法来增强和引导的自发发射从孤立的发射器嵌入双曲型超材料到单光子束。该方法依赖于双曲型超材料的集体等离子体布洛赫模式，该模式在称为量子共振锥的高度定向光束中传播。我们提出了一个泵浦方案，使用双曲型超材料的透明窗口，发生在拓扑转变附近。最后，我们解决的挑战，这些宽带谐振锥外耦合到真空中使用的介质靶心光栅。我们给出了一个详细的分析淬火和设计的超材料有一个巨大的Purcell因子在一个宽的带宽，尽管在金属的损失。我们的工作应该有助于激发实验中的宽带发射器，如氮空位中心的单光子源的发展。
2013-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear absorption in dielectric metamaterials
我们求解了InP基介质超材料中的非线性麦克斯韦方程组，同时考虑了双光子吸收和光生自由载流子吸收。我们得到的强度依赖的反射，吸收，和有效的介电常数和磁导率的超材料。我们的研究结果表明，非线性吸收阻尼的电和磁Mie共振，虽然磁共振的影响更大，因为它发生在较长的波长的自由载流子吸收截面较大。由于谐振时超材料中的场集中，与相同厚度的均匀层相比，非线性吸收的阈值强度小约30倍。我们的研究结果对介电超材料在频率转换和光限幅等非线性应用中的应用具有指导意义。
2017-09-23 physics.app-ph physics.optics
Nano-scale tunable optical binding mediated by hyperbolic metamaterials
精心设计的纳米结构可以激发新型的光机械相互作用，并允许超越经典衍射光学元件的限制。除了强的近场定位，纳米结构的环境允许控制散射通道，并可能定制多体相互作用。在这里，我们调查的光学绑定的效果，其中几个粒子表现出集体的机械行为聚束在一起的光场。与经典的结合，其中粒子之间的分离距离是衍射限制，一个辅助双曲元表面在这里示出，通过引入几个可控的近场相互作用通道来打破这一障碍。双曲超材料的强材料色散以及其支持的光学模式的高空间限制允许实现优异的调谐能力和对纳米尺度上的结合距离的有效控制。此外，由于来自衬底的体积模式的多次反射，与自由空间场景相比，仔细选择超材料板厚度能够使光学结合距离减小几个数量级。辅助可调超材料，它允许控制集体光机械相互作用的纳米尺度上，打开了一个新的研究，包括集体纳米流体相互作用，触发生物化学反应和许多其他的场所。
2019-09-26 physics.optics
