Realizing bending waveguides with anisotropic epsilon-near-zero metamaterials
我们研究了具有各向异性有效介电常数张量的异向介质，其中一个分量接近于零。我们发现，这种各向异性的超材料可以用来控制波的传播和构造几乎完美的弯曲波导与高传输率（>95%）。这种有趣的效应起源于输入和输出界面上的表面波的功率流重新分配，其与超材料波导内的传播模式平滑地匹配。我们还发现，在这种各向异性ε近零材料中的波可以被小尺寸的完美磁导体缺陷反射。数值计算证实了上述效应。
2012-03-05 physics.optics
Grounded Graphene-Based Nano-Waveguide with Chiral Cover and Substrate: New Theoretical Investigation
在本文中，我们提出了一个新的分析模型，接地手征平板波导覆盖石墨烯片。一般波导由夹在两个不同手性层（作为基底层和覆盖层）之间的石墨烯片构成。衬底被认为是完美的电磁导体（PEMC），其能够容易地转换为完美的电导体（PEC）或完美的磁导体（PMC）。对于一般结构，得到了一种新的矩阵表示，以确定其色散关系和其他传播参数。为了显示所提出的波导的丰富性，引入并研究了两种新的结构。已经表明，这些示例性结构的模态性质是可调的，通过改变石墨烯的化学势和手性。所提出的一般结构和它的分析模型可以用于设计可调谐等离子体激元器件在太赫兹频率。
2021-02-24 physics.optics
S-matrix absolute optimization method for a perfect vertical waveguide grating coupler
使用衍射光栅的垂直耦合是将光耦合到光波导中的方便方式。为了设计这样的耦合器，已经提出了几种优化方法;然而，它们中的大多数是使用基于算法的建模来实现的。本文提出了一种基于S-矩阵的直观方法，用于解析优化三端口垂直光栅耦合器器件。该方法具有通用性，可应用于任何三端口耦合器器件，以实现基于用户约束的优化设计。该模型的简单性允许减少到两个变量的优化和一个绝对最佳的操作点在一个2D等高线图的位置。因此，在理想器件中，可以实现接近100%的耦合效率和微不足道的回波损耗。我们的模型结果显示出良好的协议与数值FDTD模拟，并可以预测的一般趋势和灵敏度的设备行为的设计参数的变化。我们进一步将我们的模型应用到先前报道的高对比度单向光栅耦合器设备，并表明该布局可以实现耦合效率的额外改善。
2019-03-27 physics.optics
Negative refractive perfect lens vs Spherical geodesic lens. Perfect Imaging comparative analysis
负折射透镜（NRL）已经表明，光学系统可以产生细节低于经典阿贝衍射极限的图像。该光学系统将由物体表面发射的电场传输到图像表面，在两个表面中产生相同的场分布。特别地，物表面中的狄拉克δ电场被聚焦而不受像表面中的狄拉克δ电场的衍射限制。Maxwell鱼眼接目镜（MFE）和球面短程线波导（SGW）已经被声称使用具有不同含义的正折射来突破衍射极限。在这些情况下，已经考虑了从点源到点接收器的功率传输，当接收器从焦点移位远小于波长的距离时，功率传输急剧下降。虽然这些系统可以检测高达波长/500的位移，但它们不能与NRL进行比较，因为物体和图像表面的概念尚未建立。在这里，它提出了一个分析的SGW与定义的对象和图像表面。结果表明，物体表面的狄拉克δ电场在像面上产生低于折射极限的像。
2012-04-12 physics.optics
Wave propagation, bidirectional transparency, and coherent perfect absorption-lasing in finite periodic PT-symmetric waveguide networks
本文从理论上和数值上研究了由有限个单元格组成的周期性奇偶时间对称波导网络的散射特性。具体地说，我们提出了严格的和形式上精确的表达式，波传播，双向无反射，相干完全吸收和激射（CPAL）发生在一个有限的周期性光波导网络。通过对PT对称转移矩阵的观测、Lorentz互易定理和非虚Bloch相位的推广，我们发现当单胞工作在PT断相或例外点时，系统总有传播模式，而与单胞的个数和传输相位无关.另一方面，当单位晶胞在精确的PT对称相位下操作时，传播波的形成将取决于单位晶胞的透射相位。更有趣的是，我们发现，即使单位单元不工作在例外点，反射与双向性以及单位透射率可以通过选择适当的数量的单位单元和特定的PT相位实现。我们还发现了两种方法来实现CPAL。一种是利用在CPAL点处工作的奇数个晶胞。另一种方法是利用适当数量的单元格来操纵特定的断相，同时使传输相位为零。我们相信，这项工作可能会提供一个理论基础，研究非常波动现象的PT对称光子学，并可能打开途径，操纵光。
2022-11-21 physics.optics
Plasmonic nanoantennas as integrated coherent perfect absorbers on SOI waveguides for modulators and all-optical switches
研究了SOI线波导顶部等离子体纳米天线结构作为调制器和全光开关的相干完美吸收体的性能。通过三维时域有限差分法模拟计算了金和铝纳米天线加载波导的吸收、散射、反射和透射光谱，包括沿波导传播的单波以及由两个反向传播波组成的驻波情况。研究的配置显示，调制器和开关应用的损耗约为1%，消光比大于25 dB，以及纳米天线区域的强场增强和定位等离子体效应。所提出的等离子体相干完美吸收体可用于相干网络中的超紧凑全光开关以及调制器，并且可在传感或增加非线性效应中找到应用。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Perfect Splitting in Rectangular Waveguide Junctions for Analogue Computing
本文提出一种利用矩形波导结实现电磁波完美分束的技术，通过传输线模型和数值验证，展示了其在信号比较与路由中的应用，为高速模拟计算开辟新途径。
2023-12-21 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Coherent-perfect-absorber and laser for bound states in a continuum
结果表明，两个根本不同的现象，在连续的束缚态和光谱奇异性（或时间反演的光谱奇异性），可以同时发生。这可以特别地在具有嵌入式有源（或吸收）层的矩形芯电介质波导中实现。在这样的系统中，在波导截面的平面中产生连续体中的二维束缚态，并且其沿着波导芯发射或吸收。这一思想可用于实验实现连续谱中光子束缚态的激光或相干完美吸收体。
2018-01-31 physics.optics quant-ph
Tunable light flow control in valley photonic crystal waveguide
在拓扑光子系统中对双谷自由度的探索激发了许多有趣的光学现象，如光子霍尔效应、鲁棒延迟线和完全外耦合折射。在这项工作中，我们实验证明了光在谷光子晶体波导中的可调谐性。通过连续控制微波单极天线阵的相位差，利用相位涡旋的特性，使光束向不同方向分裂，分裂比在0.9 ~ 0.1范围内平滑变化。在光子畴壁也观察到边缘态的拓扑谷输运。可调谐边缘状态色散，即，在谷型光子晶体波导和理想电导体的光子边界处发现了从无隙的谷型相关模到有隙的平坦带的变化，从而导致高传输的可调谐频率带宽。我们的工作为拓扑光子系统中光流的可控性和动态调制铺平了道路。
2018-05-09 physics.optics
Equireflectionality and customized unbalanced coherent perfect absorption in asymmetric waveguide networks
该研究在非对称一维波导网络中发现潜在对称可实现宽带等反射性，提出标度共谱性实现可控非平衡相干完美吸收，为非对称可调波操控器件设计提供新方法。
2023-05-04 physics.class-ph physics.optics
Perfect Bound States and non-Markovian Dynamics for Imperfect Giant Atoms in a Semi-Infinite Waveguide
Northeast Normal University（东北师范大学）；Shenyang Normal University（沈阳师范大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文研究半无限波导中非完美巨原子的束缚态，提出根匹配与重新调谐作为补偿程序，以恢复因耦合强度、位置或相位缺陷而破坏的束缚态，并验证其有效性。
2026-10-07 physics.optics
Waveguide Integrated Superconducting Single Photon Detectors Implemented as Coherent Perfect Absorbers
理想的单光子探测器的核心是活性材料，其理想地吸收光子并将其转换为可辨别的电子信号。大的活性材料体积有利于高效吸收，但通常以转换效率、噪声、速度和定时精度为代价。目前的工作演示了如何相干完美吸收的概念可以用来放松这种权衡的波导集成超导纳米线单光子探测器。在绝缘体上硅波导顶部的一个非常短（8.5 $μ$ m长）和窄（8 $\times$ 35 nm $^2$）的U形NbTiN纳米线通过在其周围蚀刻一个不对称的纳米束腔而变成一个完美的吸收体。在2.05 K下，探测器显示出对于1545 nm光子的$\sim$ 96 $\pm$ 12%的片上量子效率，固有暗计数率$<$ 0.1 Hz。估计的定时抖动为$\sim$ 53 ps半高全宽，复位时间为$<$ 7 ns，均受读出电子学的限制。这种架构能够将超紧凑的探测器性能推向理想的极限，因此有望在量子光学中找到无数的应用。
2014-09-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Metagratings for Perfect Mode Conversion in Rectangular Waveguides: Theory and Experiment
我们提出了一个完整的设计方案，从理论公式到实验验证，利用多功能性的metagratings（MG）设计矩形波导（RWG）$\mbox{TE}_{10}$ - $\mbox{TE}_{20}$模式转换器（MC）。由稀疏周期性定位的可极化粒子（元原子）形成的MG装置迄今为止主要用于束操纵应用。在本文中，我们表明，吸引人的衍射工程功能的MG在这种典型的自由空间周期性的情况下，可以利用波导（WG）内的有效模具领域。特别是，我们推导出一个分析模型，允许利用MG的概念，实现完美的模式转换RWG。方便地，该形式考虑了端接RWG的印刷电路板（PCB）MG，其作为反射模式MC操作。遵循典型的MG合成方法，该模型直接将元原子位置和几何形状与模态反射系数联系在一起，通过实施功能性约束来实现详细的制造就绪设计的解决方案：消除基本的$\mbox{TE}_{10}$反射和功率守恒（无源无损MG）。这种可靠的半解析方案，通过全波模拟和实验室测量验证，建立了一个简单而有效的替代常见的RWG MC，通常需要通过耗时的全波优化设计的WG具有挑战性的变形。此外，它突出了巨大的潜力MG涵盖了各种各样的应用超越光束操纵。
2021-03-19 physics.app-ph physics.optics
Unidirectional perfect absorption induced by chiral coupling in spin-momentum locked waveguide magnonics
本文利用YIG球磁振子与SSPPs自旋-动量锁定波导模式的手性耦合，在临界耦合条件下实现单向完美吸收，并通过增加YIG球扩展至双向和多频率完美吸收，为单向信号处理与能量收集提供新范式。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
An ultra-thin waveguide twist constructed using fish-scale metallic wires
本文从理论和实验两方面研究了由两层金属鱼鳞结构阵列和夹层介质层组成的超材料平板的传输特性。计算结果表明，由于层间的倏逝波耦合，可以通过改变平板厚度来调节非对称透射。结构内部的局部场的空间演化表明，在某些频率下，平板以波导扭曲的方式起着完美的偏振Transformer的作用。当考虑材料耗散时，测量的透射谱与计算结果吻合得很好。
2011-05-31 physics.optics
Multi-focal spherical media and geodesic lenses in geometrical optics
本文提出了一种设计具有复杂空间结构的各向同性球形介质的一般方法，该介质对不同的光线提供不同的成像类型。它是基于等效的球形介质和相应的测地线透镜。我们使用这种方法来设计多焦点梯度折射率透镜嵌入到一个光学均匀的区域和多焦点绝对仪器，提供完美的三维域的成像。
2013-05-03 physics.optics
Magneto-Plasmons in Grounded Graphene-Based Structures with Anisotropic Cover and Substrate
本文的目的是研究具有各向异性覆盖层和衬底的各向异性石墨烯纳米波导中的磁等离子体激元。衬底由理想电磁导体（PEMC）层支撑，理想电磁导体层是一般的理想边界，其可以容易地转换为理想电导体（PEC）或理想磁导体（PMC）边界。石墨烯片的上层和底层由不同的磁性材料制成。外部磁场垂直于结构表面施加，其可由放置在接地平面下方的永磁体提供。因此，石墨烯片具有各向异性的电导率张量。提出了一种新的解析模型来求解一般纳米波导的传输特性。作为所提出的一般结构的特殊情况下，两个重要的新波导已被引入和研究，以显示，第一，所提出的一般纳米波导的丰富性有关的特定等离子体波现象和效果，第二，所提出的模型的有效性和高精度。分析结果与仿真结果吻合良好。结果表明，所提出的结构的模式特性可以有效地调整通过外部磁场和石墨烯的化学势。利用各向异性材料和石墨烯片的非互易效应，所提出的分析模型可以用于设计THz频率的可调谐创新器件。
2021-03-15 physics.optics
Inhibition of light tunneling in waveguide arrays
我们报道了由于能带坍塌在激光写入波导阵列的边缘和内部观察到几乎完美的光隧穿抑制。当引导通道的折射率沿着传播方向被谐波调制并且在相邻引导件中异相时，光由于共振而在长距离上被捕获在激发的波导中。该现象可用于调整局域化阈值功率。
2009-04-04 nlin.PS physics.optics
