A Carpet Cloak Device for Visible Light
本文报道了一种能使物体在可见光下无法被探测到的地毯隐身装置。斗篷是使用准保角映射设计的，并在氮化硅波导中制作在一个专门开发的纳米多孔氧化硅基板具有非常低的折射率。空间折射率的变化是通过在深亚波长尺度的氮化物层中蚀刻各种尺寸的孔来实现的，从而产生局部有效介质折射率。所制造的器件在整个可见光谱范围内表现出宽带不可见性，具有低损耗。这种低折射率衬底上的氮化硅也可以作为实现可见光转换光学器件的一般方案。
2011-04-15 physics.optics
Transformation-optics macroscopic visible-light cloaking beyond two dimensions
变换光学是一种通过结合麦克斯韦电磁原理和爱因斯坦的广义相对论来控制光的最新几何设计策略，它史无前例地承诺了一种隐形隐身装置，可以使宏观物体在三维空间中隐形。然而，大多数以前的概念验证变换光学隐身设备主要集中在两个维度上，而沿着其第三维的宏观物体的检测总是万无一失。在这里，我们报告的第一个实验演示的变换光学宏观可见光隐形超过二维。这种近乎三维的斗篷在其中心附近（即具有有限的视场）的照明下表现出三维（3D）不可见性，并且其理想的广角不可见性性能在3D空间中相交的多个二维（2D）平面中得以保留。在宏观尺度上对光线轨迹和光程长度进行了实验验证，为变换光学的几何性质提供了独特的证据。
2014-06-20 physics.optics
Photorealistic rendering of unidirectional free-space invisibility cloaks
地毯或地平面隐形斗篷在反射中隐藏物体，并通过构造阻止透射。这一概念大大降低了对材料的要求，因此能够进行各种实验演示。相比之下，自由空间隐形斗篷应该在反射和透射两种情况下工作。全方位三维自由空间斗篷的制造仍然面临着重大挑战。最近，地毯斗篷的想法已经被用于单向自由空间隐形斗篷的实验，这种隐形斗篷只能在一个特定的观察方向上完美工作，并且根据设计，也只能在一个线性偏振的光下工作。在这里，通过使用真实感光线跟踪，我们可视化的性能，四种类型的单向斗篷在三维不同的观看方向和不同的光偏振，揭示这些方法的优点和局限性，在一个直观的方式。
2013-01-14 physics.optics
A Rigorous Analysis of Plane-transformed Invisibility Cloaks
对平面变换隐身衣的电磁特性进行了定量研究。以椭圆柱隐身衣为例，采用椭圆柱波展开法求解散射场。证明了理想的椭圆柱隐身衣是固有可见的。当隐身衣直接暴露在电磁波中时，会引起明显的场散射和穿透。然而，只要斗篷的内表面由一个完美的导电衬里组成，就可以在平行于斗篷主轴的方向上实现完美的隐身。另一个平面变换斗篷与圆锥几何也被提出。这种斗篷的优点是所有的介电常数和磁导率元素是空间不变的，而没有一个是奇异的。因此，它很容易实现与人工结构的超材料。最后，我们表明，这种斗篷也可以用来掩盖一个平坦的地平面上的物体。
2009-04-30 physics.optics
Invisibility in one dimensional systems: a possible way to achieve it
本文的目的是提供一个数学框架，分析的可能性，使一维物体可见的困难，并最终不可见，通过改变实验条件，他们被制服。使用哈伯德模型进行计算，并且它将基于针对特定类别的Q1D有机盐的最新表达式。两组材料参数的一维物体的反射率趋于零已被确定。
2010-05-29 cond-mat.str-el physics.optics
The effect of electrostatic shielding using invisibility cloak
研究了球形隐身衣内任意电荷的静电屏蔽效应。结果表明，斗篷内部的电荷是决定探测效果的关键因素。当带电体以任意分布放置在斗篷内时，外面的电场完全由总电荷决定，就像斗篷中心的点电荷的电场一样。随着总电荷减少到零，尸体就无法被检测到。另一方面，如果总电荷不为零，则理想斗篷内部的静电势趋于无穷大。对于非理想斗篷，这种尴尬被克服，而他们仍然有良好的屏蔽行为。此外，由于电介质的无限极化，理想斗篷内表面上的电势是不连续的，然而，它可以被替代地解释为具有表面磁流的双介质层的双迈斯纳效应。
2011-07-14 physics.optics
Spontaneous emission and the operation of invisibility cloaks: Can the invisibility cloaks render objects invisible in quantum mechanic domain?
作为量子力学领域探索隐身衣隐藏物体能力的一个探索，我们研究了理想隐身衣附近激发态二能级原子的自发发射率。在此基础上，首先，给出了各向异性、非均匀、吸收性磁介质中电磁场与原子系统相互作用的正则量子化方案，该量子化方案适用于研究任意隐身衣对原子辐射特性的影响。在薛定谔图像中得到了原子子系统的时间依赖性。通过引入一组修正的球面波矢函数，用连续和离散方法计算了系统的格林张量。在该形式中，解析计算了弱耦合和强耦合相互作用下上述原子的衰变率和发射模式，然后进行了数值计算，以证明量子力学领域的隐身性能。特别注意的是不同的可能取向和位置的原子系统附近的球形隐身衣。结果在存在和不存在的隐形斗篷进行了比较。我们发现，斗篷工作得很好，远离其谐振频率隐藏一个宏观的对象，而在附近的谐振频率的对象是更明显的情况下，该对象没有被斗篷覆盖。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design and analytically full-wave validation of the invisibility cloaks, concentrators, and field rotators created with a general class of transformations
通过严格计算全空间电磁场的解析表达式，研究了一类具有任意连续变换函数的电磁器件。一些有趣的现象与这些转换装置，包括隐形斗篷，集中器，和场旋转器，进行了讨论。通过仔细选择变换函数，我们可以实现对内外边界扰动不敏感的斗篷。此外，我们发现，当集中器的涂层是用左手材料实现的，能量将在涂层和核心之间循环，并且通过集中器的核心传输的能量可以比通过集中器传输的能量大得多。因此，这种集中器也是功率通量放大器。最后，我们提出了一个球面场旋转器，它的功能不仅是波矢量旋转器，但也是一个偏振旋转器，这取决于相对于入射波方向的球面旋转器的取向。这些新的转换设备的功能都成功地证实了我们的分析全波方法，这也提供了一个替代的计算效率的验证方法相比，数值验证方法。
2007-12-12 physics.optics
Photorealistic ray tracing of free-space invisibility cloaks made of uniaxial dielectrics
变换光学器件的设计规则通常导致空间不均匀和各向异性的阻抗匹配磁介电材料分布，例如，自由空间隐形斗篷最近，简化的各向异性非磁性自由空间斗篷的局部单轴电介质材料（方解石）已经实现了实验。在二维环境中，对于在该平面中传播的平面内偏振光，对于光线，隐身性能仍然是完美的。然而，对于三维中的一般视图，预期会有各种不完善之处。在本文中，我们研究了两种不同的纯介质单轴圆柱形自由空间斗篷。对于一个，光轴是沿着径向方向，对于另一个，它是沿着方位角方向。据我们所知，方位角单轴隐身衣以前还没有被提出过。我们通过计算光线跟踪渲染的真实感图像来可视化两者的隐身性能。在我们以前的射线追踪工作的基础上，我们使用了一个直接从费马原理导出的运动方程。渲染的图像通常表现出明显的缺陷。这包括一个明显的事实，即隐形对光的水平偏振或普通的线偏振根本不起作用。此外，会出现更微妙的影响，如视角相关的像差。然而，我们仍然发现了令人惊讶的良好的隐身性能的纯电介质方位角单轴斗篷。
2012-10-02 physics.optics
The Anti-Cloak
提出了一种可以部分克服隐身衣隐身效果的变换介质，我们称之为“反隐身衣”。一个有“反斗篷”外壳的物体，如果涂上了隐形斗篷，外面就能看到。傅里叶-贝塞尔分析证实了这一发现，表明外部电磁波可以穿透到内部的隐形斗篷的反斗篷的帮助下。
2008-08-07 physics.gen-ph physics.optics
Designing a broadband and linear polarization metasurface carpet cloak in the visible
在过去的几年里，地毯隐身由于其在光频上的可行性和在隐身技术上的潜力而引起了人们的兴趣。由于超表面能够在亚波长尺度上操纵波阵面、偏振和相位，因此已被提议作为一种设计超薄地毯遮盖表面的方法。然而，实现具有显著带宽的宽带地毯隐身是超表面设计的关键挑战之一。迄今为止，基于超表面的宽带地毯式隐身尚未实现，并且隐身仅限于离散波长。在这里，我们提出并数值演示了一种新的超颖表面设计的宽带地毯隐身与线偏振在可见光波长从650 nm到800 nm。我们提出的方法是一个很有前途的宽带结构化接口的方法。
2019-04-11 physics.optics
Plasmonless polarization-selective metallic Semi-coaxial Aperture Arrays in the visible range
在这封信中，我们进行了数值和实验研究的光学响应的原始配置的基础上增强传输通过导模为基础的超材料。所提出的结构的灵感来自于环形孔径阵列（AAA），其中圆柱对称性被打破，以获得偏振敏感的超颖表面。实验结果与数值模拟结果吻合较好，表明该结构作为偏振器，消光比为15：1，最大透射系数高达85%，比典型等离子体共振的预期效率更高
2017-10-30 physics.optics
Dendritic cell-cluster metasurface manipulation of visible light
对可见光的操纵在科学和技术研究中是重要的。超颖表面可以实现对电磁波的相位、偏振和传播模式的灵活且有效的调节。超颖表面是光学和电磁学领域的研究热点，交叉偏振转换是超颖表面在可见光操控中的一个重要应用。据报道，由纳米天线阵列和双层等离子体组成的超表面可以有效地转换线性偏振光的方向。然而，在短波长可见光中操作的交叉偏振转换的超表面是有问题的。此外，以前使用自顶向下蚀刻方法制备的超颖表面不适合实际应用，因为必需的苛刻实验条件和制备的高构造成本。在目前的工作中，我们建议树突状细胞簇超颖表面实现交叉极化的传输模式在550，570，590和610 nm波长。制备使用自下而上的电化学沉积方法完成，该方法简单且成本低。树突状细胞簇超颖表面是交叉极化转换研究的重要一步，具有广阔的应用前景和发展潜力。
2016-12-02 physics.optics
Dual-band, double-negative, polarization-independent metamaterial for the visible spectrum
我们提出了第一个双波段负折射率超材料，在可见光谱。优化的四功能层超材料结构表现出第一双负（即，同时为负的介电常数和磁导率）带，品质因数为1.7，以及第二双负带，品质因数为3.2。所提出的结构的光学行为是独立的入射场的偏振。这种低损耗超材料结构可以被视为在单个功能层中具有不同厚度的附加金属层的渔网式超材料结构的修改版本。附加的金属层将稀释的等离子体频率深入到结构的二阶磁共振以上的可见光谱中，因此提供了同时具有负有效介电常数和磁导率的双带操作。具有多个负折射率带的宽带超材料可以通过采用更高阶磁共振用相同的技术来实现。该结构可以用已经用于制造渔网超材料结构的标准微制造技术来制造。
2012-09-04 physics.optics
Optical phase cloaking of 700-nm light waves in the far field by a three-dimensional carpet cloak
变换光学是一种将空间几何学与光的传播联系起来的设计工具。隐形斗篷是一个相应的基准示例。最近在光学频率的实验已经证明了光振幅的伪装（“射线伪装”）。在这封信中，我们证明了远场隐形的光相位（“波隐形”）的干涉显微镜成像实验上先前推出的三维地毯斗篷在700 nm波长和任意偏振的光。
2011-07-21 physics.optics
A centimeter-scale achromatic hybrid metalens with polarization-insensitivity in the visible
针对超构透镜在直径、数值孔径和工作波段间的折中限制，提出一种工作在440-700 nm波段的厘米尺度超构表面-折射混合消色差透镜，实现了81%的色差抑制与偏振不敏感，并验证了其宽带成像能力。
2022-10-31 physics.optics
Electrically Tunable Multifunctional All-Dielectric Metasurfaces Integrated with Liquid Crystals in the Visible
作为二维超材料，超表面为静态平面光学的设计开辟了新的途径。然而，实际应用需要光学波段中的超颖表面的动态调制。现有的动态器件很少利用超表面的偏振操纵能力。在这里，我们展示了一个电可调的多功能超颖表面在可见光范围内，通过集成双折射液晶（LC）与全介电超颖表面的基础上一种新的封装方案。通过结合超颖表面的螺旋度相关的几何相位和液晶分子的偏振控制能力，实现了两个螺旋度通道的连续强度调谐和切换。电调谐单通道可切换的元全息图，多路复用的元全息图，和动态变焦超透镜的设计来验证的概念。动态调谐中偏振控制的探索可以为各种应用中的动态超颖表面器件铺平道路，例如空间光调制器、光检测和测距系统以及全息显示器。
2020-12-25 physics.optics
Achromatic Full Stokes Polarimetry Metasurface for Full-color Polarization Imaging in the Visible
针对超构表面偏振仪工作带宽有限、多色场景成像质量差的问题，提出基于四个偏振相关超构透镜的智能设计消色差方案，实现可见光波段宽带全斯托克斯全彩偏振成像，推动偏振成像实用化。
2024-04-17 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast tunable modulation of light polarization at terahertz frequencies
控制光的偏振是现代光学技术中最基本的环节之一。由于空间光调制器的光脉冲整形及其在控制量子反应途径中的潜力的展示，它为许多应用铺平了道路，如光电离过程的相干控制或太赫兹（THz）脉冲的偏振整形。在这里，我们证明了有效的非共振和非共线$χ^{(2)}$型光物质相互作用的飞秒偏振敏感的时间分辨光学测量。可见光与超短THz脉冲的这种非线性光学相互作用导致了LiNbO $_3$晶体中可见光偏振的THz调制。基于波传播方程的理论模拟捕捉了这种非线性效应背后的物理过程。除了观察到的可见光脉冲的可调谐偏振调制，在太赫兹材料的深度分布，这种物理现象可以设想。
2018-12-04 physics.app-ph physics.optics
Confocal polarization tomography of dielectric nanocavities
本文利用偏振断层扫描表征介电纳米腔的模态特性，发现特定偏振可将Fano线形转为洛伦兹峰并抑制背景，从而识别新共振，且对称性禁戒偏振下模态特征仍可见。
2024-12-17 physics.optics
Scalable manufacturing of polarization-insensitive metalenses with high-uniform focal arrays in the visible
本文提出利用压印树脂与ALD沉积TiO2形成混合超原子以提高有效折射率，并结合梯度下降优化策略实现可见光波段偏振不敏感、无串扰的高均匀多焦点超透镜的可扩展制造。
2025-03-12 physics.app-ph physics.optics
High-efficiency broadband achromatic metalens in the visible
本文提出利用同偏振与交叉偏振分量及粒子群优化设计偏振无关的可见光宽带消色差超透镜，实现低焦距偏差和80.5%平均聚焦效率。
2024-07-27 physics.app-ph physics.optics
NIR and visible structured beam generation with a dual-force mechanical long-period fiber grating
University of Taipei（台北大学）；University of Iceland（冰岛大学）
本文通过机械长周期光纤光栅在少模光纤中生成多种结构化光束，包括涡旋、矢量和平顶光束，并实现超过5米的传播不变性。
2026-07-31 physics.optics
Polarization effects in the nonlinear interference of down-converted photons
研究了频率非简并自发参量下转换光子非线性干涉中的偏振效应。在可见光和红外（IR）范围内产生的信号光子和闲频光子在非线性迈克耳孙干涉仪的不同臂中分裂。信号光子的干涉图案被检测到，它被证明是依赖于闲频光子的偏振旋转，由双折射样品引入。基于这一概念，我们实现了两种新的方法，用于测量样品延迟在红外范围内，通过使用成熟的和廉价的组件为可见光。该方法的准确度符合现行行业标准。红外旋光技术的发展是相关的材料研究，光学检测和质量控制。
2018-10-30 physics.optics quant-ph
Dual-Polarization Bandwidth-Bridged On-Chip Bandpass Sampling Fourier Transform Spectrometer from Visible to Near-Infrared
小型化生物传感和生物成像应用对覆盖整个组织透明窗口（λ=650-1050 nm）的高分辨率片上宽带光谱仪提出了很高的要求。在这里，我们提出了一种新型的空间外差傅里叶变换光谱仪（SHFTS）与亚波长光栅耦合器（SWGC）集成的双偏振带通采样的氮化硅平台上。通过调节不同偏振态的耦合角，实验证明了前所未有的宽带光谱恢复结果，总带宽覆盖400 nm，桥接650 nm到1050 nm的波长，分辨率为2-5 nm。通过应用带通采样定理，我们规避了固有的带宽和分辨率之间的权衡限制SHFTS没有一个离谱的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列的数量或添加额外的有源元件。带通采样SHFTS设计为具有线性不平衡的32 MZI，在4.7 mm x 0.65 mm的总占地面积尺寸内的最大光程长度差为93 μm，SWGC的耦合角在0°至32°之间变化，以覆盖整个组织透明窗口。
2021-12-13 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Achromatic varifocal metalens for the visible spectrum
超表面光学器件提供了传统折射透镜的超薄替代品。目前的挑战是实现在可见光谱范围内表现出可调光学特性和消色差行为的超颖表面。在这里，我们报告的设计，制造和表征的metasurface透镜（“metalenses”），使用不对称的二氧化钛纳米结构诱导偏振相关的光学响应。通过旋转线性偏振输入光的偏振，40微米直径的超透镜的焦距从220微米调谐到550微米，具有接近衍射极限的性能。我们表明，赋予入射光的波长依赖性偏振旋转，使消色差的可见光谱，483-620 nm的宽带聚焦。我们使用这个属性，以证明变焦彩色成像与白光卤素光源。可调谐消色差超透镜可用于成像和显示中的应用。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polarization-Independent and High-Efficiency Dielectric Metasurfaces Spanning 600-800 nm Wavelengths
人工超颖表面能够以高空间分辨率完全操纵光的相位、振幅和偏振。基于高折射率和低损耗的超颖表面的新兴设计使得具有高透射率的新型超颖表面得以实现，但这些器件通常工作在有限的带宽内，并且对入射偏振敏感。在这里，我们首次通过实验报告了跨越约200 nm可见波长的偏振无关且高效的介电超颖表面，这对于在宽光谱范围内工作的新型平板光学器件非常重要。由多重对称纳米晶硅纳米柱组成的梯度超表面在670 nm处的衍射效率高达93%，在600 ~ 800 nm波长处的衍射效率超过75%。这些介电超颖表面具有很大的潜力，以取代棱镜，透镜和其他传统的光学元件。
2015-09-30 physics.optics
Dual-Mode Asymmetric Transmission based on Asymmetric and Orthogonal Gratings: Polarization-Dependent and -Independent Modes
本文提出并理论研究基于非对称正交光栅-薄膜-光栅结构的双模非对称传输纳米器件，其支持偏振相关和偏振无关两种局域表面等离子体共振模式，实现不同偏振光入射下的模式差异及高隔离比，为高隔离偏振可调等离子体器件提供新平台。
2025-11-17 physics.optics
Plasmonics in the visible domain for a one-dimensional truncated photonic crystal terminated by graphene: sensing beyond Dirac point's approximation
在Kretschmann构型下，在涂覆石墨烯层的一维光子晶体中，TE波的偏振可以激发出可见的表面等离子体共振（SPR）.在这项工作中，等离子体激元布洛赫波的狄拉克点以外的一维石墨烯基的光子传感结构的性质进行了数值研究。我们表明，在可见光区的建议的光子器件的反射光谱中的出射等离子体下降表现出可调的化学势和跳跃参数调制后的特性。传感器在可见光区的灵敏度进行了数值评估，并与那些考虑在太赫兹制度的表面等离子体共振进行了比较。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inverse designed full-Stokes polarimetric metasurface with simultaneous wavefront sensing for visible light
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Meopta s.r.o.（梅奥塔有限公司）
本文提出一种反向设计的全斯托克斯极化表面，实现可见光波前传感与极化状态的同时测量，通过优化纳米结构几何和旋转，提升系统效率和精度。
2026-04-20 physics.app-ph physics.optics
Metalenses with polarization-independent adaptive nano-antennas
近年来，Metalens研究取得了重大进展。这些进展依赖于将元原子排列成规则阵列的简单设计原理，以创建任意相位和偏振分布。不幸的是，等间距的超原子的概念达到了其极限的偏转效率降低的高偏转角。使用具有多个元件的纳米天线可以提高效率，但是它们的偏振敏感性阻碍了它们在超透镜中的应用。在这里，我们表明，通过设计偏振不敏感的二聚体纳米天线，并放弃等间距的单位单元的原则，偏振无关的numerical数值孔径（NA=1.48）油浸操作的效率为43%，可以证明。这代表了在可见光波长下对其他偏振无关设计的显著改进。我们还使用这种单层超透镜来代替传统的物镜，并演示了在532 nm的工作波长下，周期为300 nm的光栅的共焦扫描显微成像。总的来说，我们的结果实验证明了一种新的设计概念，进一步提高超透镜的性能。
2022-03-24 physics.app-ph physics.optics
Photophysics of GaN single photon sources in the visible spectral range
在这项工作中，我们提出了一个详细的光物理分析最近发现的光学稳定，单光子发射器（SPE）的氮化镓（GaN）。温度分辨的光致发光测量结果表明，在4 K的发射线是三个数量级宽比变换限制的宽度预期从激发态寿命测量。展宽归因于超快光谱扩散。在室温（RT）下继续对几种发射体的光物理研究，测量到~427 kCounts/s的最大平均亮度。此外，通过确定发射器的衰减率进行三能级光学跃迁，辐射和非辐射寿命计算在RT。最后，从14个发射器的偏振测量用于确定可见度以及偶极子取向的缺陷系统内的GAN晶体。我们的研究结果支持了在低温和RT下GAN中SPE的一些基本特性，并为GaN基单光子技术的未来工作定义了基准。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Hyperbolic-enhanced Raman scattering in van der Waals MoOCl2: from Fano resonances to picomolar detection
XPANCEO；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；National Graphene Institute (NGI), University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
MoOCl2通过双曲增强拉曼散射实现可见光范围的高灵敏度检测，突破传统限制。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
