Transformation optics in orthogonal coordinates
作者提出了正交坐标变换光学的方法，通过正交坐标变换得到变换介质的材料参数。通过全波模拟给出了几个例子来说明这种方法的应用。
2008-12-21 physics.optics
Reflectionless design of optical elements using impedance-tunable coordinate transformation
本文提出了一种新的消除有限嵌入变换光学设计中反射的方法，即提出一种阻抗可调的坐标变换，在不改变折射率的情况下，在原空间中导出阻抗系数的函数。基于这种新方法，利用改进的各向异性介质设计了二维无反射光束压缩/扩束器、弯曲器、移频器和分束器。结果表明，TE极化的磁响应材料和TM极化的介电响应材料都可以消除反射。数值模拟证实了在纯变换光学中可以实现各种无反射光学元件。阻抗可调坐标变换可以推广到三维（3D）的情况下，并适用于其他变换光学设计。
2014-02-11 physics.optics
Method for arbitrary phase transformation by a slab based on transformation optics and the principle of equal optical path
根据等光程原理，无论介质的形状如何，光线穿过波前的光程长度基本上决定了所得到的相阵面，因此我们提出了一种用平板实现任意两个波前之间的转换的方法，即把两个波前之间的空间距离轮廓转换到一个平面上。有趣的是，对于平面波前和弯曲波前之间的相互转换，该方法归结为逆变换方法，其中将所需波前的反转形状转换为平面波前。作为应用，实现了三种相位变换，发现相位变换可以实现相位反转或相位补偿、聚焦、光束展宽或压缩等重要性质，数值模拟进一步证实了这一点。该平板可以应用于实现紧凑的电磁器件，其中折射率或介电常数和磁导率的值可以是高或低，正或负，或接近零，这取决于坐标变换的选择。
2012-06-21 physics.optics
Covariant Description of Transformation Optics in Linear and Nonlinear Media
变换光学（TO）技术是设计具有定制光学特性的电磁介质的一种优秀方法。在本文中，我们专注于TO理论的形式结构。通过使用一个完整的协变形式主义，我们提出了一个一般的变换律，适用于任意材料，包括双各向异性，磁光，非线性和运动介质。由于广义协方差原理，该形式适用于任意时空坐标变换，并自动考虑磁电耦合项。证明了在扭曲的TO集中器的二次谐波产生的计算的形式。
2011-10-21 physics.optics
Transformation optics, isotropic chiral media, and non-Riemannian geometry
将透明介质中电磁场的几何解释（变换光学）扩展到包括各向同性、非均匀、手征性介质。结果表明，这种介质可以通过在麦克斯韦方程组中引入挠率的非黎曼几何性质来描述，并说明了这种解释如何应用于光学器件的设计。
2011-01-14 physics.optics
Compact sorting of optical vortices by means of diffractive transformation optics
光的轨道角动量（OAM）作为一种新的自由度，最近引起了越来越多的兴趣，以增加当今光网络的自由空间和光纤传输的信息容量。在这里，我们提出了我们的工作的设计，制造和光学特性的衍射光学元件的紧凑型OAM模式分割解复用的基础上的光学变换。样品已制作与3D高分辨率电子束光刻的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）抗蚀剂层旋转在玻璃基板上。它们的高紧凑性和高效率使这些光学器件有望集成到电信应用中的OAM模式处理的下一代平台中。
2016-10-24 physics.optics
Deep Inverse-Designed Nanophotonic Processors with Structural Nonlinearity from Repeated Phase Encoding
Department of Electrical；Electronics Engineering, Ko c University, Istanbul, 34450, T\" u rkiye
该研究提出通过重复相位编码在逆设计纳米光子处理器中引入结构非线性，实现功能深度，在MNIST、CIFAR-10等任务上取得优于对照组的分类准确率，为紧凑纳米光子处理器提供了新方案。
2026-08-04 physics.optics
Transformation Optics for Plasmonics
提出了一种控制金属表面等离子体激元流动的新方法。它是基于应用变换光学的概念来设计放置在金属表面顶部的电介质的光学参数。我们描述了一般的方法，用于表面等离子体激元的转换光学器件的设计和分析，为证明的原则的目的，三个具有代表性的例子具有不同的功能：一个光束移位器，一个圆柱形的斗篷和一个接地平面斗篷。
2010-06-24 physics.optics
Inverse Designed Extended Depth of Focus Meta-Optics for Broadband Imaging in the Visible
我们报道了一种反设计的、高数值孔径（~0.44）、扩展焦深（EDOF）的超光学器件，它具有类似透镜的点扩散函数（PSF）。EDOF超透镜在其整个焦深范围内保持与双曲面超透镜相当的聚焦效率。利用扩展的焦深和计算后处理，我们展示了使用1 mm，f/1元光学器件在整个可见光谱范围内的宽带成像。与其他典型的EDOF元光学器件不同，其特征在于相位掩模，如对数非球面或三次函数，我们的设计在~ 290 nm的光学带宽上表现出高度不变的PSF，这导致显着改善的图像质量，如结构相似性度量所量化的。
2021-09-30 physics.optics
Long-range optical pulling force device based on vortex beams and transformation optics
本文提出了一种利用涡旋光束和基于变换光学原理设计的装置通过保角变换产生远距离光拉力的方法。该装置的工作原理是将输入的理想涡旋光束转换成几乎非傍轴的平面波，并通过最大化光束的前向动量来产生拉力。对该器件进行了三维全波分析，并采用麦克斯韦应力张量法计算了光学力。模拟结果与理论计算结果吻合良好。
2019-01-11 physics.optics
Approaches to Three-Dimensional Transformation Optical Media Using Quasi-Conformal Coordinate Transformations
本文介绍了一种基于广义准保角映射的三维变换光学介质的设计方法。广义准共形TO（QCTO）方法使介质的设计，原则上，可以是宽带和低损耗，同时控制波的传播与任意角度的入射和偏振。我们说明了在一个三维的“地毯”地平面斗篷和一个扁平的Luneburg透镜的设计方法。光线跟踪研究证实了QCTO介质的性能，同时也揭示了这些设备的仅索引版本的有限性能。
2010-07-26 physics.optics
Variable Focus Nonlinear Lens via Transformation Optics
我们提出了一种由非线性核和渐变折射率壳组成的结构，该结构可以通过改变入射光的强度从将光压缩到核中的聚光器切换到变焦透镜。
2012-04-17 physics.optics
Broadband Transformation Optics Devices
最近，我们提出了基于超材料设计的二维宽带变换光学器件可以使用锥形波导来构建。在这里，我们回顾这一原则的应用，宽带电磁隐身，被困的彩虹，和新的显微镜设备。
2012-11-15 physics.optics
Application of Transformation Optics for the Purpose of Cloaking
变换光学的出现引发了与各向异性介质中电磁波传播相关的器件设计和应用。本文提出了一种利用球坐标系的坐标变换来设计具有任意凸形几何形状物体的三维隐身衣的方法。为了验证算法，对具有轴对称性的椭球体进行了射线追踪过程。
2020-11-11 physics.optics
Affine nonmagnetic transformation optics and its application to a practical bending adapter design
限制变换光学器件从概念到实际应用的转变的瓶颈之一是数学变换通常需要的非单位磁导率。在许多以前的设计和实验中使用的磁导率的简单重正化，引入阻抗失配，从而降低功能光子性能。在这里，我们提出了一个面积保持仿射坐标变换作为解决这个问题的一般方法。理想的变换光学函数可以保持，同时实现非磁性。作为一个具体的例子，我们说明了如何将这种仿射方法应用到一个二维电磁波束弯曲适配器的设计。与制造有关的问题，如各向异性程度和弯曲角度进行了充分的讨论。我们的研究是一个重要的一步，实际使用的理想变换光学器件，可以直接与现有的电介质材料。
2011-11-08 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
A Completely Covariant Approach to Transformation Optics
我们表明，Plebanski为基础的方法，变换光学忽略了一些微妙的电动力学的移动的限制其适用性的某一类变换。一种替代的，完全协变的，方法是更普遍适用的，并提供了一个更清晰的图片变换光学。
2010-12-17 physics.optics
Mirrored Transformation Optics
提出镜像变换光学方法，通过引入镜像介质抵消相位不连续性以克服材料失配，据此设计出高性能透射型平面聚焦透镜，聚光比优于广义斯涅尔定律透镜，且不改变原透镜功能，在成像与光能收集领域具应用潜力。
2023-11-22 physics.optics
Optical design of reflectionless complex media by finite embedded coordinate transformations
变换光学为控制电磁场提供了一种非传统的方法。变换光学结构的设计是通过首先将形状不变的坐标变换应用于麦克斯韦方程组，其中部分自由空间以某种期望的方式变形。然后将坐标变换应用于介电常数和磁导率张量，以产生具有所需功能的复杂介质的规格。迄今为止提出的转换光学结构，如电磁“隐形”斗篷和集中器，本质上是无反射的，并且不受传输波的干扰。在这里，我们通过引入有限的、嵌入的坐标变换来扩展变换光学结构的类，该坐标变换允许电磁波被操纵或聚焦。我们将该方法应用于几个设备的设计，包括一个平行的光束移位器和分束器，这两者都表现出不寻常的电磁行为，证实了二维全波模拟。这些设备被设计为无反射，根据一个简单的拓扑标准。
2007-12-04 physics.optics
Confining the light wave by using non-Euclidean transformation optics
利用非欧变换光学给出了一种新的解释非均匀介质为什么可以用来限制光波的方法。我们证明了一种特殊的非均匀介质，它对应于参考空间中的一个倾角，可以用来聚焦平面波。如果我们在这种介质的适当位置设置一个吸收体，我们就可以将光限制在亚波长尺度上。
2013-09-24 physics.optics
Illusion optics: The optical transformation of an object into another object
我们建议使用变换光学产生一个一般的错觉，这样一个任意的对象似乎是像我们选择的其他对象。这是通过使用远程设备来实现的，该设备将虚拟边界外的散射光转换为为用于错觉的对象的散射光，而不管入射波的轮廓如何。这种类型的错觉装置也使人们能够透过墙壁看到。我们的工作将隐形作为一种特殊形式的错觉的概念扩展到更广泛的错觉光学领域。
2009-05-10 physics.optics
Inverse Design of Invisibility Cloaks using the Optical Theorem
我们开发和应用一种优化方法来设计隐形斗篷。我们的方法是基于最小化的前向散射振幅的隐形物体，这是由光学定理，相当于总的截面。光学定理的使用避免了在每次迭代时对角度上的散射振幅进行评估和积分的需要，从而为优化结构提供了更简单、计算效率更高的目标函数。我们使用梯度下降优化实现的方法，并提出了几个梯度介电常数斗篷，减少不同大小和形状的金属目标的散射。
2021-03-05 physics.optics
Designing wave vector manipulation devices using a transformation optics approach
变换光学的方法被用来推导出一个通用的方法来设计电磁设备能够操纵波矢量的设备的功能所需的特定方式。虽然设备内部的波路径仍然是次要的，但是通过选择适当的坐标变换，波矢量以期望的方式逐渐改变。将该方法应用于会聚和发散平面透镜的设计。计算机模拟显示了使用所提出的技术设计的会聚平面透镜的聚焦能力。
2017-06-12 physics.optics
Probabilistic Regularization in Inverse Optical Imaging
研究了空间非相干照明下的目标复原问题。通过概率方法得到了反问题的正则化解，并给出了基于噪声数据统计分析的数值算法。特别强调的是放在积极性约束的问题，这是纳入概率正则化的解决方案，通过二次规划技术。数值例子说明了算法的主要步骤。
2006-08-07 physics.optics
Self-focusing and the Talbot effect in conformal transformation optics
变换光学（transformationoptics，TO）已被用于提出各种新颖的光学器件。在超材料的帮助下，一些有趣的设计，如隐形斗篷，已经实现。然而，由于基本单位应远小于工作波长，以实现有效的材料参数，和设备的尺寸应远大于照明的波长内工作的光线近似，这是一个很大的挑战，实现实验系统，同时工作的几何光学和波动光学。本文利用梯度折射率微结构光波导实现了一种共形变换光学器件，并证明了它的几何光学自聚焦特性和波动光学的Talbot效应。此外，这种系统中的Talbot效应具有在无衍射的情况下传输数字信息的潜在应用。我们的研究结果在一个可行的实验系统中证明了CTO的光子控制能力。
2017-07-19 physics.optics
Nonlinear transformation optics and engineering of the Kerr effect
将变换光学的概念推广到非线性电动力学。结果表明，变换光学更倾向于用能量密度D、E和B、H表示的隐式本构关系，而不是用E^2和H^2表示的隐式本构关系。详细研究了克尔非线性效应，讨论了基于变换光学的自相互作用效应工程。作为一个具体的例子，我们介绍了应用于自聚焦场配置的变换光学。
2011-12-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Generalized laws of reflection and refraction from transformation optics
基于变换光学，我们引入了另一组广义反射和折射定律（不同于[Science 334，333（2011）]），通过该定律，变换介质板被导出为元表面，对入射光的所有偏振产生异常反射和折射。
2012-02-27 physics.class-ph physics.optics
Shrinking cloaks in expanding spacetimes: the role of coordinates and the meaning of transformations in Transformation Optics
变换光学的完全协变公式被用来寻找一个隐身装置在一个由弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克时空模拟的膨胀宇宙中运行的配置。这个时空斗篷被用作一个平台，用于探测变换光学的协变公式，从而严格提高理论的概念理解。通过研究问题的共同运动和物理坐标，我们明确地证明了保存下的变换光学程序的电动力学的一般协方差。该平台还可以详细研究变换光学中出现的各种变换。我们定义了一个correlative变换作为变换光学的“变换”，并将其与坐标和框架变换区分开来。我们发现，在文献中考虑的corpendum变换一般被限制到所有可能的corpendum变换的一个子集，提供了一个潜在的机制，增加功能的变换光学。
2015-06-29 gr-qc math-ph math.MP
Creating electromagnetic cavities using transformation optics
我们研究了变换光学在新型电磁腔设计中的应用潜力。首先，我们确定了在一个设备中进行任意径向坐标变换的束缚模式的色散关系，我们讨论了一些这样的腔结构。随后，我们将我们的研究推广到实现方位变换的媒体，我们表明，这种变换可以操纵方位模数。最后，我们讨论了如何组合的径向和方位角坐标变换允许完美的限制内的腔体由右手材料的亚波长模式。
2012-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Computational inverse design for cascaded systems of metasurface optics
超表面是一种新兴技术，可能会取代成像设备、显示器和精密科学仪器中的许多传统光学器件。在这里，我们开发了一种方法，用于设计由多个独特的超颖表面按顺序排列的光学系统。我们的方法是基于计算逆设计，也被称为伴随梯度法。该技术能够并行优化数千或数百万个独立的设计变量，用户只需很少或根本不需要干预。为了证明我们的方法的广泛适用性，我们用它来设计一个消色差的双重元表面透镜，光谱复用全息元件，和一个超紧凑的光学神经网络分类手写数字。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Transformation Optics scheme for two-dimensional materials
二维光学材料，例如石墨烯，可以通过表面导电性来表征。到目前为止，变换光学方案集中在三维特性上，例如介电常数$ε$和磁导率$μ$。在本文中，我们使用了一种转换表面电流的方案来强调表面电导率的转换方式与$ε$和$μ$不同。我们使用这种表面电导率变换来演示减少石墨烯中尖锐突起的等离子体激元模式的散射的示例问题。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Field operator transformations in Quantum Optics using a novel graphical method with applications to beam splitters and interferometers
在本文中，我们描述了一种新的，图形化的方法，允许量子光学（QO）中的线性无损光学器件的场算符变换的快速计算。该方法的优点随着所考虑的光学设置的复杂性而增长。作为案例研究，我们研究了分束器（BS），马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和双MZI的场算符变换。我们考虑单色输入光的简单情况，以及扩展到非单色的情况。
2014-07-30 physics.optics quant-ph
Transformation Optics, Generalized Cloaking and Superlenses
在本文中，变换光学一起提出了一个概括的隐形斗篷：而不是一个空的空间区域，一个不均匀的结构是通过Pendry的映射变换，以给任何对象隐藏在中心孔的斗篷，一个完全任意的外观。从变换光学的角度讨论了其他基于超透镜的错觉装置。
2010-02-08 physics.comp-ph physics.optics
All-optical magnetization switching by two-frequency pulses using the plasmon-induced inverse Faraday effect in a magneto-plasmonic structure
在这封信中，我们研究了产生准静态磁场的等离子体激元诱导的逆法拉第效应，并提出了一种磁光波导结构，实现磁化开关在亚ps的时间在纳米限制的磁光结构。特别是，我们表明，在磁光介质腔侧耦合到金属-绝缘体-金属（MIM）波导中产生的准静态场的方向敏感地依赖于表面等离子体激元极化（SPP）的波长。这一现象可能为利用双频脉冲实现纳米受限全光磁化开关开辟一种新的节能超快方法。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
General Relativistic Contributions in Transformation Optics
一个潜在的现实规格的设备设计与转换光学是，他们的工作精度高，在弯曲的时空，如地球轨道。这就提出了一个问题，如果有的话，时空曲率在决定转换介质中起什么作用？变换光学是基于平坦闵可夫斯基时空中麦克斯韦方程组的三矢量表示。我讨论了一个完全协变的，显然是四维的方法，使变换在任意时空，并证明这种方法在球对称史瓦西几何稳定的圆形轨道。最后，我估计曲率引起的贡献在地球轨道上的星载转换介质的大小和评论的超材料制造所需的精度水平之前，这样的贡献变得重要。
2012-01-19 gr-qc physics.optics
Reflectionless Plasmonic Right-Angled Waveguide Bend and Divider Using Graphene and Transformation Optics
在这项工作中，提出了一种等离子体直角波导弯曲和分配器。利用变换光学（TO）方法，得到了弯曲和T形分配器的变换介质。这种具有连续折射率的介质是在太赫兹频率范围内借助石墨烯实现的，这是在90度曲线上有效引导表面等离子体激元（SPP）传播的关键。具有这种能力的组件是有前途的太赫兹器件的应用。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Transformation optics with Fabry-Pérot resonances
变换光学是设计隐身衣等各种新型器件的有力工具。这种技术的奇妙效果通常伴随着奇异映射，导致具有挑战性的实现和窄频带的工作频率。在这篇文章中，我们发现法布里-珀罗谐振可以用来设计各种变换光学器件，不仅易于实现，而且可以很好地工作在一组谐振频率（多个频率）。作为一个例子，我们制造了一个原型的圆柱形集中器的微波。
2013-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electromagnetic beam modulating through transformation optical structures
基于坐标变换下形式不变的麦克斯韦方程组的变换介质概念为操纵电磁场开辟了新的可能性。在本文中，我们报告应用有限嵌入坐标变换法设计电磁束调制装置在笛卡尔坐标系和柱坐标系。通过不同的坐标变换设计变换光学结构的材料本构张量，既可以通过平板调制入射高斯平面波的束宽，也可以通过圆柱壳调制全向光源的波传播方向。我们提出的设计程序和全波电磁仿真，清楚地确认所提出的光束调制设备的性能。
2008-06-06 physics.class-ph physics.optics
Transformational Plasmon Optics
变换光学为任意操纵光提供了一种新的设计方法，近年来引起了人们的广泛兴趣。虽然变换光学在原理上涵盖了所有长度尺度上的所有形式的电磁现象，但到目前为止，对近场光波（如表面等离子体激元（SPP））的研究要少得多。由于严格的限制和强大的场增强，SPP在亚波长尺度上被广泛用于各种目的。利用变换光学，在这里，我们证明了限制以及传播的SPP可以管理在一个规定的方式通过仔细控制邻近金属的介电材料的属性。由于金属性质完全不变，它为实际实现提供了一种简单的方法。我们表明，我们的方法可以帮助紧密结合SPPs在一个广泛的波长带在不均匀和弯曲的表面，SPPs通常会遭受显着的散射损失。此外，提出了一种等离子体波导弯曲和等离子体Luneburg透镜的实用设计。基于变换光学的前所未有的设计灵活性与表面模式的独特光学性质相结合，有望产生许多迷人的近场光学现象和器件。
2010-03-08 physics.class-ph physics.optics
A neural network for forward and inverse nonlinear Fourier transforms for fiber optic communication
提出一种神经网络实现光纤通信中的正向与逆向非线性傅里叶变换，适用于NFDM-QAM信号，精度高且可泛化至任意脉冲。
2024-07-15 eess.SP physics.optics
Transformation optics that mimics the system outside a Schwarzschild black hole
我们应用变换光学来模拟史瓦西形式的黑洞。对超材料黑洞也发现了类似的光子球性质。为了更容易实现，提出了几种简化版本的黑洞系统。
2009-12-31 gr-qc hep-th physics.optics
Generalized Transformation Optics of Linear Materials
我们继续发展的一个明显的4维，完全协变的，线性介电材料中的变换光学方法开始在以前的文件。这种方法，它概括了普列班斯基的方法，是系统地适用于所有的转换和所有一般的线性材料。重要的是，它使有用的应用，如任意相对运动，从任意非真空初始介电介质的转换，和任意时空。这种方法被证明为一个产生的材料，以均匀的线速度移动。这种协变方法的逆问题，推广戈登的“光学度规”。
2011-04-14 math-ph math.MP physics.optics
Invisibility and Inverse Problems
这篇关于隐形和变换光学最新发展的综述是冈瑟·乌尔曼在2008年美国数学学会年会上演讲的扩展版。
2008-10-01 math-ph math.AP math.MP
