Experimental demonstration of near-infrared epsilon-near-zero multilayer metamaterial slabs
实验研究了基于银锗（Ag-Ge）多层膜的近红外近零（ENZ）超材料平板。透射，反射和吸收光谱的特点，并用于确定复杂的折射率和有效折射率的ENZ超材料板，从数值模拟和光学非局域性分析得到的结果相匹配。采用快速后退火工艺来降低银的碰撞频率，从而降低多层超材料平板的光吸收损耗。此外，还研究了多层光栅结构，以提高光的透射率，并调谐ENZ波长的位置。所展示的近红外ENZ多层超材料板对于实现许多奇特的应用，如相位波前整形和光子态密度工程是重要的。
2013-09-23 physics.optics
Experimental realization of epsilon-near-zero metamaterial slabs with metal-dielectric multilayers
实验上实现了基于金属-介质多层膜的可见光波段近零ε（ENZ）超材料平板。测量了透射、反射和吸收光谱，并用于确定ENZ板的复折射率和有效折射率，这与数值模拟和光学非局域性分析的结果一致。此外，还分析了ENZ平板中的光传输和ENZ棱镜的定向发射。准确确定金属-介质多层超材料板的ENZ波长对于实现许多独特的应用，如相位波前操纵和增强光子态密度具有重要意义。
2013-07-07 physics.optics
Broadband Epsilon-Near-Zero Metamaterials with Step-Like Metal-Dielectric Multilayer Structures
基于有效介电常数的Bergman谱表示，提出了由具有特定金属填充率和厚度的层状结构组成的宽带ε近零亚原子的概念.设计了阶梯状金属-介质多层膜结构，实现了在光学频率范围内真实的宽带ε-近零亚原子。这些元原子可以被集成为非常规光学组件的构建块，其在宽频率范围内具有奇异的电磁特性，例如所展示的宽带定向发射和相位波前成形。
2013-04-24 physics.optics
Anomalous optical coupling between two silicon wires of a slot waveguide in epsilon-near-zero metamaterials
提出并证明了嵌入ε-近零（ENZ）超材料的硅缝隙波导中两硅线之间的反常光耦合特性。详细研究了缝隙区域的光场增强和横向光力与缝隙尺寸和周围介质介电常数的关系。结果表明，由于硅线与ENZ超材料缝隙界面处的巨大折射率对比，缝隙区域的光场得到了显著增强，但硅线之间的光模耦合大大降低，横向光力被抑制到几乎为零.此外，设计了金属-介质多层结构，在缝隙区域实现ENZ超材料，以实现电场增强。
2013-08-27 physics.optics
Optical hollow-core waves in nonlinear Epsilon-Near-Zero metamaterials
我们研究了无衍射空芯非线性光波在一个分层的纳米尺度金属-介质结构中的传播，该结构的特征在于具有非常小的平均线性介电常数（非线性ε-近零超材料）。我们分析表明，空芯波有一个功率流完全消失在一个中心区域，并表现出一个尖锐的倾斜轮廓周围的核心区域的边缘。在物理上，在核心区域的功率流的情况下是由于电位移场的横向分量的消失，可以通过非线性和线性介电贡献之间的完全补偿来满足的条件。
2010-09-23 physics.optics
Hot Electron Dynamics in Ultrafast Multilayer Epsilon-Near-Zero Metamaterial
在不牺牲速度的情况下实现光学特性的显著可调谐性是获得全光学超快器件的关键。在这项工作中，我们研究了超快的时间行为的光学可调ε近零（ENZ）的超材料，在可见光谱范围内工作。为了实现这一目标，我们利用飞秒泵浦探测光谱技术获得了超快电子的动力学过程，并基于双温模型（2 TM）对超快电子的动力学过程进行了研究。我们发现，与飞秒脉冲泵浦改变的超材料的有效介电常数超过400%。这种显著的调制在ENZ区域更明显，我们通过2 TM证实了这一点。实现的有效介电常数的超快调制，以及3.3 ps的超短弛豫时间，为超快光子应用开辟了新的途径。
2020-03-10 physics.optics
Two-color all-optical switching in Si-compatible epsilon-near-zero hyperbolic metamaterials
本文提出一种硅兼容的介电常数近零双曲超材料，实现可见与近红外双波长超快全光开关，开关时间达数百飞秒，可应用于太赫兹调制。
2023-05-11 physics.optics
Optically induced metal-to-dielectric transition in Epsilon-Near-Zero metamaterials
ε近零材料表现出介电常数实部随波长从正值到负值的转变。在这里，我们研究金属-电介质层状超材料的均匀制度（每层具有强烈的亚波长厚度）与零实部的介电常数在近红外区域。通过光学泵浦的超材料，我们实验表明，接近ε等于零（EEZ）的波长的介电常数表现出显着的过渡，从金属（负介电常数）的电介质（正介电常数）作为光功率的函数。值得注意的是，这种转变作为泵浦功率的函数是线性的，并且发生在100 fs泵浦脉冲的量级的时间尺度上，其不需要被调谐到特定波长。介电常数增加的线性度允许我们以标准三阶光学非线性来表达超材料的响应：这显示了在穿过EEZ波长时实部和虚部的作用的明确反转，进一步支持超材料的物理行为中的光学诱导变化。
2016-01-26 physics.optics
All-optical active plasmonic devices with memory and power switching functionalities based on epsilon-near-zero nonlinear metamaterials
全光有源等离子体激元器件对于设计高效的纳米光子电路具有重要意义。我们从理论上提出并数值研究了一种有源等离子体激元器件，该器件由厚度小于100纳米的非线性ε近零超材料板组成，该板位于线性ε近零超材料衬底上。我们预测，在自由空间耦合配置，该设备，在低强度下工作，将显示等离子体介导的滞后行为，因为反射和入射光波之间的相位差原来是多值的，并依赖于激发过程的历史。这种滞后行为将允许将所提出的装置视为紧凑的存储器单元，其状态可通过测量由非线性等离子体波携带的所提及的相位差或功率来访问，所述功率也是多值的。由于多个等离子体激元功率包括正值和负值两者，因此该装置还将在沿着磁滞回线的每个跳跃处作为等离子体激元功率方向的开关操作。
2011-01-13 physics.optics
One-dimensional chirality: strong optical activity in epsilon-near-zero metamaterials
我们认为，电磁手征，通常显示的三维或二维复杂的手征结构，可以发生在一维图案的复合材料，其组件是非手性。该特征在几何非手性的1D系统中是非常出乎意料的，因为其镜像总是可以通过180度旋转叠加到其上。我们从第一性原理分析评估多层超材料的双各向异性响应，我们表明，手征张量是不消失的，如果系统是几何一维手征，即它的镜像不能叠加到它上，通过使用平移而不诉诸旋转。作为一维手性的签名，我们表明，一维手性超材料支持光学活性，我们证明了这种现象经历了一个戏剧性的非共振增强ε-近零制度的磁电耦合可以成为主导的本构关系。
2015-07-08 physics.optics
Omnidirectionally Bending to the Normal in epsilon-near-Zero Metamaterials
与传统的光从高折射率介质到低折射率介质时在界面处偏离法线方向的观点相反，本文证明了一种奇异的现象，即当光从任意高折射率介质入射到ε-近零超材料时，电磁功率的方向向法线方向弯曲。此外，对于所有入射角，透射光束的方向接近法线。换句话说，来自空气或任意高折射率介质中的不同方向的电磁功率在进入ε-近零超材料时可以被重定向到几乎平行于法线的方向。这一现象与传统的斯涅耳定律所描述的行为相反，是由ε-近零和材料损耗之间的相互作用引起的。这种特性在通信中具有潜在的应用，可以在不使用光学透镜和机械万向节的情况下增加接收角和能量传递。
2011-12-07 physics.optics
Two-peaked and flat-top perfect bright solitons in epsilon-near-zero nonlinear metamaterials: novel Kerr self-trapping mechanisms
我们分析研究横向磁（TM）空间亮孤子，麦克斯韦方程组的精确解，通过非线性超材料，其线性介电常数非常接近于零，其有效的非线性克尔参数可以定制，以实现标准材料中不可用的值。利用这一事实，在所考虑的介质中，线性和非线性偏振可以在可行的和现实的光强度相媲美，我们确定了两种新的自陷机制，能够支持双峰和平顶孤子，分别。具体而言，这两种新的机制是基于临界点的发生，在该临界点处的有效非线性介电常数消失，这两种机制的不同之处在于通过非标准值的非线性参数实现线性和非线性极化之间的补偿。
2010-11-16 physics.optics
High temperature epsilon-near-zero and epsilon-near-pole metamaterial emitters for thermophotovoltaics
提出了一种利用ε-近零超材料实现热激励远场电磁辐射的方法，并引入了一类新的人工介质：ε-近极超材料。我们还介绍了高温等离子体激元的概念，因为传统的超材料构建块具有相对较差的热稳定性。使用我们的方法，可以针对各种应用对热发射和光吸收的角度性质、光谱位置和宽度进行微调。特别是，我们表明，这些超材料发射器接近1500 K，可用作热光伏器件的一部分，以超过41%的全浓度Shockley-Queisser限制。我们的工作为超材料的高温热工程应用铺平了道路。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancement of Coulomb blockade in epsilon near zero and hyperbolic metamaterials
超材料中电荷的库仑相互作用可以通过其有效介电响应函数来表示。库仑相互作用在人工设计的近零折射率（ENZ）和双曲超材料中出现了显著增强。事实上，最近观察到负ENZ条件通过增强库珀配对来增强复合超材料的超导性质。在这里，我们证明了正ENZ条件增强了电荷的库仑排斥，从而大大增强了这种超材料的库仑阻塞效应。与高温超导铜氧化物类似，在双曲型超材料中，超导性和库仑阻塞诱导的电荷有序性被预测为相互竞争。
2017-09-25 cond-mat.supr-con physics.optics
Perfect Absorption in Ultrathin Epsilon-Near-Zero Metamaterials Induced by Fast-Wave Non-Radiative Modes
在金属和ε-近零超材料之间的界面处可以产生双光线表面等离子体激元。这种独特的功能诱导不寻常的快波非辐射模式在ε-近零材料/金属双层。这种特殊模式的激发导致低损耗超材料中的广角完美吸收。理想的吸收波长与ε近零超材料厚度的比值可以高达10^4;电磁能量可以被限制在薄至λ/10000的层中。与传统的快波泄漏模式不同，这些快波非辐射模式具有与空间波场自然匹配的准静态电容特征，因此很容易从自由空间访问。理想的吸收波长可以通过在保持结构厚度不变的同时调谐λ = 0波长而从中红外调谐到远红外。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strategy for designing broadband epsilon-near-zero metamaterial with loss compensation by gain media
提出了一种宽带增益掺杂近零ε（GENZ）超材料的设计策略。基于有效介电常数的Milton表示，该策略在无量纲谱空间中开始，其中GENZ超材料的有效介电常数简单地由对应于工作频率范围的极零结构确定。GENZ超材料的物理结构是通过一个易于处理的逆问题从零极点结构恢复。该策略在实际应用中具有很大的优势，并从理论上揭示了频谱空间中宽带近零介电常数现象的抵消机制。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermal graphene metamaterials and epsilon-near-zero high temperature plasmonics
热光伏（TPV）发射器的关键特征是对应于刚好高于吸收光伏电池的带隙的能量的热发射的增强和低于带隙的热发射的同时抑制。我们在这里表明，单层等离子体涂层可以高效率地执行这项任务。我们的关键设计原则涉及调整作为热发射器的金属的ε-近零频率（等离子体频率）到半导体电池的电子带隙。这种方法利用金属在其等离子体频率（ε-近零频率）附近的反射率的变化来导致光谱选择性热发射，并且可以适用于使用高温等离子体材料的大面积涂层。我们提供了一个详细的分析的光谱和角度性能的高温等离子体薄膜TPV发射器。我们展示了这种高温等离子体热发射涂层（p-TEC）用于窄带近场热发射的潜力。我们还显示了石墨烯多层热超材料的近表面能密度的增强，这是由于在有效的ε-近零频率处的拓扑转变。这开启了在红外频率范围内来自石墨烯多层的光谱选择性热发射。我们的设计为开发用于光谱选择性辐射传热应用的单层p-TEC和石墨烯多层膜铺平了道路。
2017-02-05 physics.optics
Enhanced Nonlinear Optical Responses of Layered Epsilon-Near-Zero Metamaterials at Visible Frequencies
具有零介电常数的光学材料，称为ε近零（ENZ）材料，已经被证明在其ENZ区域具有增强的非线性光学响应。这些强非线性光学性质已经在均匀材料中牢固地建立起来;然而，目前还不清楚具有有效光学参数的超材料是否可以表现出类似的增强。在这里，我们探测由交替的Ag和SiO $_2$层的亚波长周期性堆叠组成的光学ENZ超材料，并在其有效零介电常数波长处测量非线性折射率$n_2 = (1.2 \pm 0.1) \times 10^{-12}$ m $^2$ /W和非线性吸收系数$β= (-1.5 \pm 0.2) \times 10^{-5}$ m/W。测得的$n_2$是熔融石英的$n_2$的$10^7$倍，是银的$n_2$的4倍。我们观察到，在$n_2$的非线性增强尺度为$1/(n_0 \mathrm{Re}[n_0])$，其中$n_0$是线性有效折射率。与均匀ENZ材料相反，其光学性质由其固有材料性质决定，因此不能广泛调谐，通过选择亚波长层的正确厚度，可以将所展示的超材料的零介电常数波长选择为位于可见光谱内的任何地方。因此，我们的结果提供了一种设计具有大非线性的超材料的方法，用于任何指定光波长的纳米光子学应用。
2021-02-24 physics.optics
Ferrell-Berreman modes in plasmonic epsilon-near-zero media
我们在银/二氧化硅多层材料中观察到独特的吸收共振，这些吸收共振与Ferrell（1958）和Berreman（1963）最初研究的薄膜的辐射体等离子体激元极化激元态有关。在局部有效介质中，超材料描述，这些微观模式的激发的独特效果是违反直觉的，并且在复传播常数中捕获，而不是有效介电常数。理论分析表明，该材料的能带结构存在多个具有慢光特性的Ferrell-Berreman分支。传播常数揭示细微的微观共振的证明可以导致设备的设计，其中Ferrell-Berreman模式可以用于从等离子体传感到成像和吸收增强的实际应用。
2015-05-22 physics.optics
Low-damping epsilon-near-zero slabs: nonlinear and nonlocal optical properties
我们研究二次谐波产生，低阈值多稳态，全光开关，和固有的非局部效应，由于在ε-近零（ENZ）的超材料板的自由电子气压由圆柱形，等离子体纳米壳TM-偏振光照明。在ENZ频率范围内的阻尼补偿，通过使用内壳的电介质芯的增益介质，增强了非线性特性。反射被抑制，并且垂直于板界面的电场分量在有效伪布鲁斯特角附近增强，其中有效ε-近零条件触发非谐振阻抗匹配现象。我们发现，平板显示出很强的有效的，空间非局部性与泄漏模式介导的阻尼补偿。这些泄漏模式的存在，然后诱导进一步的光谱和角度的条件下，局部领域的增强，从而打开新的窗口的机会，增强非线性光学过程。
2013-02-11 physics.optics
Strong self-induced nonreciprocal transmission by using nonlinear PT-symmetric epsilon-near-zero metamaterials
非互易传输是单向波传播现象背后的基本过程。在我们的工作中，一个紧凑和实用的宇称时间（PT）对称的超材料设计的基础上，两个碳化硅（SiC）介质由一个空气隙和光子掺杂的增益和损耗缺陷。我们证明了一个例外点（EP）是在这个PT对称系统中形成的SiC作为一个实用的ε近零（ENZ）材料时，并考虑到其适度的光损耗。此外，甚至更重要的是，由于非线性克尔效应，在稍微偏离EP的频率处激发强自感非互易传输，但不破坏PT对称相位。从一个方向的透射率是完全一致的，而从另一个方向的透射率降低到非常低的值，实现非常高的光学隔离。与无源非线性非互易谐振器相比，所提出的有源非线性超材料克服了非互易性的基本物理界限。强烈的自感非互易传输来自于从相反入射方向激发时实现的极端非对称场分布。缺陷中电场的显著增强有效地降低了触发所呈现的非线性响应所需的光功率。这项工作可以有大量的应用，如用于保护源或其他敏感设备免受外部脉冲信号，循环器和隔离器的非互易性涂层。
2020-03-03 physics.optics
Quantum plasmon effects in epsilon-near-zero metamaterials
研究了高光子能区金属材料的色散特性和量子体等离子体激元的传输特性。金属的非局域介电常数由量子等离子体效应决定，并通过应用动力学理论中的Wigner方程并考虑电子晶格碰撞来计算。研究了金薄膜中的近零材料的特性。在较宽的能量范围内得到了量子体等离子体激元的光谱和阻尼率，并在经典和量子极限下解析计算了电子的波函数。结果表明，量子体等离子体激元的传播长度为1 ~ 10 nm，它强烈依赖于电子的能量。传播长度被发现是远大于在经典制度，这是可比的原子半径和平均粒子间距离的传播长度。研究发现，由于量子效应的存在，电子波函数的空间局域化得到了扩展。同时，研究表明，当光子能量减小时，电磁波的阻尼减小，这与经典Drude模型的结论相反。讨论了量子效应在下一代超材料发展中的重要性。
2014-10-22 physics.optics
Optical Characterization of Epsilon-Near-Zero, Epsilon-Near-Pole and Hyperbolic Response in Nanowire Metamaterials
我们报告了在纳米多孔阳极氧化铝中电沉积直径约30 nm的金纳米线制备的金属纳米线（NW）超材料的光学和物理特性。我们观察到一个单轴各向异性介电响应的NW超材料，显示ε近零（ENZ）和ε近极（ENP）共振。我们表明，NW-超材料的行为从金属-电介质多层（ML）超材料的一个根本区别是ε-近零（ENZ）和ε-近极（ENP）介电响应相对于有效介电张量的光轴的不同方向。与多层超材料相比，纳米线超材料表现出全向ENP和角度相关ENZ。同样与ML超材料相反，NW超材料表现出高吸收性的ENP和ENZ共振，并且可以从自由空间有效地激发。当金纳米棒填充分数从26%变化到10.5%时，我们的制造允许在583 nm到805 nm的可见光和近红外光谱中的ε近零共振的大的可调谐性。我们通过严格的物理和光学表征来支持每个步骤的制造工艺流程。能量色散X射线（EDX）和X射线衍射（XRD）分析用于确定退火前后电化学沉积的Au纳米线的质量。我们的实验结果与周期性等离子体激元晶体的模拟和有效介质超材料极限的分析计算相一致。我们还通过实验表征了ENZ共振时空间色散的作用，并表明ENP共振时不会发生这种效应。这些材料在生物传感、量子光学和热器件领域的应用显示出相当大的前景。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Analytical Study of Sub-Wavelength Imaging by Uniaxial Epsilon-Near-Zero Metamaterial Slabs
我们讨论了单轴ε-近零超材料平板的成像特性，可能倾斜的光轴，分析其亚波长聚焦特性作为设计参数的函数。我们推导出封闭的解析形式的相关的二维格林函数的特殊圆柱函数。对于感兴趣的近场参数范围，我们也能够推导出一个小参数近似的更简单的解析函数。我们的研究结果，验证和校准对全波参考解决方案，扩展了分析工具，可用于计算效率和物理深刻的建模和设计的超材料为基础的亚波长成像系统。
2012-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Switching Purcell effect with nonlinear epsilon-near-zero media
光学拓扑转变被定义为在ε近零（ENZ）频率附近的光子晶体表面的变化，其可以显著地改变放置在超材料板附近的量子发射器的自发发射。在这里，我们表明，由于在ENZ频率的强克尔非线性，高功率脉冲可以诱导等频色散曲线的拓扑结构的突然转变，导致传播以及倏逝波通过超材料板的传输的显着变化。该倏逝波开关效应允许通过Purcell效应的调制来控制自发发射。我们开发了增强的ENZ介质的非线性响应的s和p偏振输入的理论，并表明，这种非线性效应是更强的p偏振，几乎是独立的入射角。我们进行时域有限差分（FDTD）模拟，以证明超材料板的瞬态响应的超快脉冲和快速开关的Purcell效应在亚皮秒尺度。在ENZ处的Purcell因子变化几乎为3倍，这比远离ENZ处的变化强一个数量级。我们还表明，由于多层金属-介质超晶格内部的空间场分布的不均匀性，一个独特的空间拓扑过渡的超材料可以通过控制脉冲诱导的非线性。我们的工作可以导致ENZ超材料中量子现象的超快速控制。
2018-07-06 physics.optics
Nonreciprocal Transmission in Nonlinear PT-Symmetric Metamaterials Using Epsilon-near-Zero Media Doped with Defects
非互易传输形成了光二极管和隔离器的基本工作机制，需要打破洛伦兹互易定律。在这项工作中，强非互易传输证明了通过使用紧凑的非线性宇称时间（PT）对称系统的基础上的ε近零（ENZ）材料光子掺杂的增益和损耗的缺陷和分离的空气隙。由于缺陷中的强电场限制，该可缩放配置的非线性响应在相对低的光强度下被触发。从相反的入射方向激发时实现的极端不对称的场分布，结合所提出的系统的增强的非线性特性，导致显着的自感非互易传输。级联配置与优化的几何尺寸用于实现自诱导非互易传输与最大的对比度，理想的设计新的全光二极管。所提出的鲁棒非互易响应发生在一个频率稍微偏离异常点，但没有打破PT对称相位，不同的相比，以前的作品。这项工作的结果可以有大量的应用，如非互易性涂层，用于保护源或其他敏感设备免受外部脉冲信号，循环器和隔离器。
2019-07-30 physics.optics
Electric Levitation Using Epsilon-Near-Zero Metamaterials
具有超距作用的物体悬浮一直是人类感兴趣的问题。有几种方法可以实现这一点，例如空气动力学，声学或电磁方法，包括辐射压力，稳定势阱和量子卡西米尔力。一种令人着迷的悬浮方法是基于迈斯纳效应的超导体上的磁体-超导体驱逐磁场。随着超材料的出现--设计的结构具有自然界中可能找不到的电磁特性--我们问是否可以设想一种材料表现出类似的场驱逐，但涉及电场。我们展示了一种特殊的亚类超材料，称为ε-近零材料，如何表现出类似于迈斯纳效应的经典电学特性，对附近的源施加排斥力。已经研究了使用各向异性和手性超材料的排斥力，但我们的建议使用基于场驱逐的不同机制，并且对损耗和材料色散都非常鲁棒。
2013-03-05 physics.class-ph physics.optics
Five-channel frequency-division multiplexing using low-loss epsilon-near-zero metamaterial waveguide
快速增长的全球数据使用要求更有效的方式来利用稀缺的电磁波谱资源。最近的研究集中在毫米波段（1-10 mm，或30-300 GHz）的有效复用技术的发展，由于未来的无线网络的大可用带宽的承诺。频分复用仍然是最常用的技术之一，以最大限度地提高无线网络的传输容量。基于低损耗ε近零超材料波导的频率选择性隧道效应，我们数值模拟和实验研究了毫米波范围内的五通道频分复用和解复用。我们表明，这种设备架构提供了很大的灵活性，以操纵滤波器的Q因子和不同通道的传输谱，通过改变ε近零超材料波导拓扑结构，并通过在两个ε近零通道之间添加一个标准波导。这种频分复用的策略可以为将来的通信网络有效地分配频谱铺平道路。
2022-06-23 physics.app-ph physics.optics
Tunable Epsilon Near Zero Metamaterial with Rotating Obround-Shaped Meta-Atoms
本文提出一种由长圆形截面杆构成的微波ENZ超材料，通过旋转超原子实现等离子体频率26%的可调谐，调谐范围显著优于光学频段天然材料。
2025-06-04 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Polarisation conversion and optical meron topologies in anisotropic epsilon-near-zero metamaterials
利用等离激元纳米棒超材料的强各向异性诱导的自旋-轨道耦合，控制矢量涡旋光束偏振并生成 meron 拓扑结构，通过改变输入偏振椭圆度实现额外操控，对光学等多领域应用具有重要意义。
2025-01-29 physics.app-ph physics.optics
Metamaterial slab as a lens, a cloak or something in between
我们表明，一个超材料板与任意值的μ和μ的行为作为一个斗篷在有限的频率为一个小的物体位于足够接近它由于抑制对象的光学激发增强反射。由于传播分量的反射可以部分地抑制激发，而倏逝分量可以完全掩盖对象。特别地，具有Δ = mu = -1 + i Δ的Veselago板以及一类各向异性负折射率板，当Δ-> 0时，可以完全遮盖放置在距板有限距离内的小物体。
2010-10-30 physics.optics
Unlocking optical coupling tunability in epsilon-near-zero metamaterials through liquid crystal nanocavities
本研究利用高双折射液晶纳米腔和表面力仪，在ENZ超材料中实现了腔模耦合的主动调控与反交叉操控，为可调谐光子器件和片上光谱仪提供了新途径。
2023-07-05 physics.app-ph physics.optics
Longitudinal field controls vector vortex beams in anisotropic epsilon-near-zero metamaterials
本研究提出利用极端各向异性epsilon-near-zero超材料操控带纵向场的矢量涡旋光束的方法，可调控模式、滤除衍射并定制偏振分布，为多领域光学应用开辟新方向。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
$\mathcal{PT}$-Symmetry-Induced Wave Confinement and Guiding in Epsilon-Near-Zero Metamaterials
受宇称-时间对称概念的启发，我们证明了ε-近零超材料中增益和损耗的明智空间调制可以诱导以零衰减为特征的指数束缚界面模式的传播。具体参考双层配置，通过色散方程的分析研究和参数化，我们表明，这种波导机制可以在中等增益/损耗水平的存在下维持，并且它变得泄漏（即，辐射）低于增益/损耗阈值。此外，我们探索了一种可能的基于棒的超材料实现，基于现实的材料成分，它捕获了波导机制的基本特征，与我们的理论预测非常一致。我们的研究结果可能为光学器件和可重构纳米光子学平台的设计开辟新的可能性。
2015-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unlocking the full potential of wave-matter nonlinear coupling in the epsilon-near-zero regime
近年来，非常规的超材料特性引发了电磁研究的革命，揭示了波-物质相互作用的新场景。非常小的介电常数是这种不寻常特征的主要例子，因为它产生了一种奇异的静态状态，其中电磁场在物理上很大的区域内空间缓慢变化。因此，所谓的ε近零超材料提供了一个理想的平台，可以操纵“拉伸”场的内部细节。在这里，我们从理论上证明，一个标准的非线性是能够操作这样的操纵点，即使是薄板产生一个显着的非线性脉冲变换，如果介电常数是非常小的场带宽内。预测的非共振释放的全非线性耦合产生的ε-近零条件不诉诸任何场增强机制，并开辟了新的途径，利用物质非线性转向辐射的超紧凑结构。
2015-07-10 physics.optics
Near-perfect absorption in epsilon-near-zero structures with hyperbolic dispersion
我们研究了极化电磁波与双曲型超材料结构的相互作用，其中面内介电常数分量$ε_x$与法向分量$ε_z$的符号相反。我们发现，当超材料的厚度小于入射波的波长时，双曲超材料可以吸收比传统超材料更高的电磁能量。我们还表明，导致$\Re(ε_z) \approx 0$的波长，近完美的吸收出现，并持续在一定范围的频率和亚波长结构厚度。
2014-03-05 cond-mat.other physics.optics
Integrated optical devices based on broadband epsilon-near-zero meta-atoms
通过数值模拟，验证了所提出的理论策略在光频范围内设计宽带近零介电常数（ENZ）超材料的可行性。此外，所设计的宽带ENZ堆叠被用作元原子，以构建具有非凡性能的功能纳米光子器件，包括超箭头电磁能量隧穿通道和ENZ凹聚焦透镜。
2012-05-23 physics.optics
Polarization conversion using hybrid near-zero and high-index metamaterials
Umeå University（于默奥大学）；Umeå Centre for Microbial Research（于默奥微生物研究中心）
本文提出一种利用近零折射率与高折射率材料混合结构实现线偏振至圆偏振转换的策略，在平面几何中预测了反射与透射配置下的极化转换，并指出损耗限制性能，概念可从太赫兹拓展至光学域。
2025-11-05 physics.optics
Metamaterials designed for enhanced ENZ properties]{Metamaterials designed for enhanced ENZ properties
我们检查分层的超材料结构组成的ε近零（ENZ）和介电材料的交替膜，并表明，对于这样的堆栈，它是可能的，以提高ENZ的折射，反射或吸收性能。所提出的结构利用来自几个界面、导模和等离子体激元激发的共振来实现所需的增强，并且它不是有效的介质。我们使用分析建模工具来显示不同的自由度如何影响堆栈的属性，并提出实验可行的参数，这样的结构。
2020-07-13 physics.optics
Anisotropic subwavelength grating perturbation enables zero crosstalk in a leaky mode
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
本研究针对泄漏模式串扰强、不利于光子电路高密度集成的问题，利用亚波长光栅超材料的各向异性微扰实现零串扰，实验验证其串扰比传统条形波导低约40 dB，耦合长度延长约100倍，为电磁耦合调控提供了新途径。
2022-10-17 physics.optics
Plano-concave microlenses with epsilon-near-zero surface-relief coatings for efficient shaping of nonparaxial optical beams
包括人造超材料在内的近零ε材料已经被用于塑造激光束和天线介导的辐射波。在这里，我们提出了一种有效的方法来控制欧姆损失固有的自然ENZ材料的组装的亚波长结构的非周期性矩阵构成的ENZ metacoating。在其半径可以仅为几个波长的平凹透明基板上实施，ENZ表面浮雕元件证明能够将平面波充分成形为高度局部化的场。此外，我们的建议提供了甚至高于理想无损全ENZ平凹透镜的能量效率。我们的方法是令人满意的产生无像差的非傍轴聚焦波和加速光束在小型化的空间。
2017-01-11 physics.optics
Epsilon-Near-Zero behavior from plasmonic Dirac point: theory and realization using two-dimensional materials
嵌入在介电基质的周期性阵列中的二维金属的电磁响应可以引起模拟ε近零（ENZ）行为的等离子体狄拉克点。这一理论结果对电介质的周期性和厚度缺陷等结构特征极为敏感。我们提出，这样的器件实际上可以通过使用石墨烯作为2D金属和层状半导体过渡金属二硫属化物或六方氮化硼等材料作为电介质主体来实现。我们提出了一个系统的方法，在设计特性方面，用于构建具有线性，椭圆和双曲色散关系的超材料，产生ENZ行为，正常或负衍射。
2016-10-11 physics.optics
Metamaterial superconductors
已经观察到接近零（ENZ）条件以增强基于超导体和铁电纳米颗粒的随机混合的复合超材料的超导性质。在这里，我们分析了其他几个有前途的实验几何形状，这可能会大大提高电子配对在超材料超导体的相互作用。所提出的几何形状可以在纳米技术发展的当前水平下制造。它们能够调谐超材料的有效介电响应函数的频率和空间色散，从而能够优化超材料超导体特性。
2014-10-23 cond-mat.supr-con physics.optics
Fluctuational electrodynamics of hyperbolic metamaterials
详细讨论了双曲型超材料的平衡和非平衡涨落电动力学。我们展示了两种不同方法的统一方面，一种是利用第二类波动耗散定理，另一种是利用散射方法。我们分析了在有限温度下双曲介质的近场，并表明，缺乏空间相干性可以归因于超普朗克热辐射的多模态性质。我们还采用了声子极化激元超晶格超材料的分析，并描述了适用于实验验证我们的预测效果的制度。结果表明，远场热发射光谱主要由ε-近零和ε-近极响应，正如基尔霍夫定律所预期的那样。我们的工作应该帮助理论家和实验学家研究复杂的介质和工程师的平衡和非平衡波动在热光子学的应用。
2014-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Improving the Transmittance of an Epsilon-Near-Zero based Wavefront Shaper
虽然ε-近零超材料（ENZ）提供了许多非传统的方式来利用光，但与周围环境的光阻抗失配可能会限制未来设备的效率。我们在这里报告的ε近零（ENZ）波前整形器的透射率的改善。首先，我们在本文中地址的方式来提高通过ENZ材料层的平面波的透射率由于基于传输矩阵法的数值优化方法。然后，我们将一维方法转置到二维情况，其中偶极子的发射通过具有优化透射率的设计的ENZ设备成形为平面波。因此，我们证明了15%的透射率效率，比文献中提出的波前整形应用的先前设备高4个数量级。这项工作旨在通过提供新的策略来优化ENZ材料的透射率，为未来高效的ENZ器件铺平道路。
2016-09-16 physics.optics
Experimental Verification of Below-Cutoff Propagation in Miniaturized Circular Waveguides Using Anisotropic ENNZ Metamaterial Liners
本文提出了实验验证的低于截止传输通过小型化波导的内部涂有一个薄的各向异性超材料衬垫具有ε-负和近零（ENNZ）的属性。这些内衬是使用一个简单的，印刷电路实现电感负载线的基础上，并引入了低于自然截止频率的HE $_{11}$模式。包含的内衬示出，以大大提高两个嵌入式屏蔽环源之间的传输。均匀化计划的开发，以表征内衬的各向异性的有效介质参数，这是准确地描述了一组频率降低截止。讨论了内衬波导的制作方法，实验结果与模拟结果吻合较好。
2015-10-26 physics.optics
Epsilons Near Zero limits in the Mie scattering theory
经典的Mie理论-均匀球形粒子的电磁辐射散射-被认为是在粒子和周围介质的材料分别在零极限附近的介电常数。揭示了散射横向电场（TE）的最大值为周围介质材料的介电常数接近零极限。研究了相应散射粒子的有效多极极化率。研究了在介质折射率接近于零的情况下，球形粒子在周围介质中的聚集体实现磁偶极共振并由此构造负折射率超材料的可能性。
2009-10-17 physics.optics physics.plasm-ph
Giant optical nonlocality near the Dirac point in metal-dielectric multilayer metamaterials
采用考虑光学非局域效应的传输矩阵方法，通过对三维Ω-k空间中多层金属-介质叠层能带结构的分析，揭示和研究了无损多层金属-介质异向介质在Dirac点附近的巨大光学非局域性.狄拉克点的位置解析地位于ω-k空间中。结果表明，狄拉克点的出现是由于耦合表面等离子体激元的对称和非对称本征模的简并。研究了光学非局域性引起的多层膜叠层相对于有效介质的ε近零频移。此外，通过等频轮廓分析，研究了狄拉克点附近的巨光学非局域性，并证明了狄拉克点处由于光学非局域效应而产生的光束分裂现象.
2013-09-04 physics.optics
Superdirective Leaky Radiation from a PT-Synthetic Metachannel
宇称-时间（PT）对称非厄米光学系统中出现的光谱奇异性由于其新的、令人兴奋的应用而引起了人们越来越多的兴趣，例如例外点处的分叉效应以及相干完美吸收体和激光的共存（所谓的CPAL点）。我们在这里介绍如何在PT对称元表面引发的CPAL行动的概念可以转化为实际实现的低损耗零或低指数通道支持几乎无阻尼的快波传播。这样的PT合成元信道示出了产生高方向性泄漏辐射的能力，其中波束角可以通过改变增益-损耗参数来改变。所提出的结构可以实现在电磁波谱的不同区域中工作的新型超方向性天线，以及需要极端介电特性（诸如ε近零（ENZ））的各种应用。
2019-09-13 physics.app-ph physics.optics
Two-parameters electromagnetic hysteresis of a subwavelength nonlinear epsilon-near-zero slab
我们考虑横向磁电磁波通过一个非线性超材料板，亚波长的厚度和非常小的平均介电常数，由交替的金属和电介质非线性层的传播。利用有效介质方法，证明了输出场强是输入场强和入射角的多值函数，从而使透射光具有一种新的多稳定性和明显的双参数滞后行为.预测的两个参数的滞后物理源于这样的事实，即，由于线性和非线性的贡献，整体介电响应可以是可比的，板可以主机一个以上的电磁配置兼容的入射场和边界条件，无论板的厚度。我们调查板传输也通过全波模拟证明了两个参数的滞后超出有效介质近似的鲁棒性。
2010-06-09 physics.optics
Observation of Light-Driven Levitation Near Epsilon-Near-Zero Surfaces
CNR-IPCF, Istituto per i Processi Chimico-Fisici, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会化学物理过程研究所）；Department of Physics, Case Western Reserve University（凯斯西储大学物理系）；Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；James C. Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀安特光学科学学院）；Dipartimento di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra, Università di Messina（墨西拿大学数学、信息学、物理学与地球科学系）；Department of Electrical and Systems Engineering, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学电气与系统工程系）；NLHT Labs - Department of Physics and CNR-NANOTEC Istituto di Nanotecnologia, University of Calabria（卡拉布里亚大学物理系与纳米技术研究所）
本研究通过光子力显微镜观察到介电常数近零表面附近的光驱动排斥力，揭示了ENZ超材料通过光驱动力实现颗粒悬浮的新机制，为微流体环境中的无接触操控提供了新途径。
2026-01-15 physics.app-ph physics.optics
Dynamical Generation of Epsilon-Near-Zero Behaviour via Tracking and Feedback Control
迄今为止，以无限相速度为特征的近零响应（ENZ）主要通过将单色光源应用于定制的超材料来实现。在这里，我们推导出的方程诱导动态产生的宽带ENZ响应在一个大类的多体系统通过跟踪和反馈控制。我们进一步发现，这种响应导致一个电流能量关系相同的理想电感器。使用费米-哈伯德模型，我们数值证实了这些结果有可能推进纳米尺度上的光学计算。
2023-01-28 physics.optics quant-ph
Single scattering and effective medium description in multilayer cylindrical metamaterials: Application to graphene and metasurface coated cylinders
涂层和多层涂层圆柱体系统构成了一个有吸引力的超材料类别，因为它们允许非常丰富和高度可调的响应，这是由于所涉及的许多不同几何和材料参数的相互作用。在这里，我们推导并提出了一个有效的介质方法，详细描述和分析的电磁波在这样的系统中的传播。特别是，我们研究无限长的多层圆柱体在每个接口处的额外的电和磁表面电导率。我们的有效介质方法是基于众所周知的固态物理社区相干势近似（CPA）方法，结合传输矩阵为基础的制定柱面波。采用这种有效的介质方案，我们调查两个现实的系统，一个包括由均匀的可调石墨烯片制成的圆柱形管和一个由超颖表面形成的圆柱体/管，表现出电和磁片导电性。这两个系统都显示出丰富的工程电磁特性，包括可调双曲线响应，双负响应和ε近零和μ近零响应区域。
2023-02-16 physics.optics
Topological transition in a nanowire medium and its radiative implication
我们揭示和研究了由平行极化激元材料纳米线构成的超材料中的拓扑转变。当色散从椭圆（ε-正）过渡到双曲线（ε-不定）状态时，出现了一个非常特定的等离子体表面，这意味着尽管有明显的光学损耗，但仍有非凡的Purcell因子。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
