Hyperbolic metamaterial interfaces: Hawking radiation from Rindler horizons and the "end of time"
双曲型超材料中的非寻常射线表现为三维（2+1）闵可夫斯基时空中的粒子世界线。我们分析电磁场的行为在这个有效的时空的边界取决于边界方向。如果边界垂直于超材料中的类空方向，则可以观察到产生霍金辐射的有效林德勒视界。另一方面，如果边界垂直于类时方向，则会产生一种不寻常的物理情况，可以称为“时间的终结”。看来，在无损近似电磁场发散的界面处，在这两种情况下。使用等离子体超材料对“时间终结”的实验观察证实了这一结论。
2011-07-20 gr-qc physics.optics
Realization of an all-dielectric zero-index optical metamaterial
超材料为操纵物质的光学性质提供了前所未有的灵活性，包括获得负折射率，超高折射率和手性光学性质的能力。近年来，具有近零折射率的超材料引起了人们的广泛关注。这种材料内部的光不经历空间相变和极大的相速度，这些特性可用于实现定向发射、隧道波导、大面积单模器件和电磁斗篷。然而，在光频率以前证明零或负折射率超材料需要使用金属夹杂物，导致大的欧姆损耗，严重阻碍设备的应用。在这里，我们实验证明了一个阻抗匹配的零指数超材料在光频率的基础上纯电介质成分。由堆叠的硅棒单元电池形成，超材料具有几乎各向同性的低折射率响应，导致从放置在材料内的量子点的透射和定向发射的角度选择性。
2013-07-18 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
Towards a realization of Schwarzschild-(anti-)de Sitter spacetime as a particulate metamaterial
虽然超材料提供了实现Tamm介质的可能性，Tamm介质代表了受到引力场的真空时空，但迄今为止还没有开发出合适的超材料的实用配方。这个问题是通过建立一个超材料制定的塔姆介质代表史瓦西-（反）德西特时空。我们的公式非常简单，不涉及通常与超材料相关的复杂纳米结构类型。相反，它是基于均匀化的只有各向同性的电介质和各向同性的磁成分介质，随机分布的定向球状颗粒。使用逆Bruggeman均匀化形式主义，我们证明了广泛的本构参数值的Tamm介质可以通过改变颗粒的形状，体积分数或相对介电常数和相对磁导率的组成介质。所提出的公式适用于史瓦西时空位于事件视界之外，德西特时空位于事件视界之内的时空区域;反德西特时空则没有这样的限制。
2011-02-08 physics.optics
Experimental realization of a full-band wave antireflection based on temporal taper metamaterials
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）
针对现有时间抗反射模型带宽受限的问题，本研究实验实现了时间锥度超材料，构建基于压控变容二极管的一维器件，实现全波段宽带抗反射与灵活阻抗匹配。
2025-11-18 physics.optics
Fine tuning and MOND in a metamaterial multiverse
我们考虑最近提出的基于铁磁流体的多元宇宙模型。当铁磁流体受到适度的外部磁场时，铁磁流体内部的纳米颗粒形成小的双曲超材料域，从电磁角度来看，这些域表现为表现出不同物理定律的各个明可夫斯基宇宙，例如不同的有效重力强度、不同版本的MOND和不同的辐射寿命。当铁磁流体多元宇宙中充满了原子或分子物种，并且这些物种使用外部激光源激发时，这些宇宙中原子和分子的辐射寿命通过珀塞尔效应强烈依赖于每个宇宙的个体物理性质。有些宇宙比其他宇宙更好地微调，以维持这些物种的激发态。因此，基于铁磁流体的超材料多元宇宙可以用来研究MOND模型，并说明宇宙学中的微调机制。
2016-10-21 gr-qc physics.optics
Electromagnetic stress tensor for amorphous metamaterial medium
我们用解析和数值方法研究了电磁波在非晶超材料中所产生的内部光学力。利用虚功原理导出了考虑静电效应的亥姆霍兹应力张量。几个例子的非晶介质，并考虑不同的电磁应力张量，如爱因斯坦-劳布张量和闵可夫斯基张量，也进行了比较。得出的结论是，亥姆霍兹应力张量是适当的张量为这样的系统。
2018-01-03 physics.optics
Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial
各向同性负折射率超材料（NIM）是非常需要的，特别是用于实现超高分辨率透镜。然而，现有的各向同性NIM仅在二维上起作用，并且不能被微型化超过微波。直接激光写入工艺可以是朝向三维（3D）各向同性块体光学超材料的制造的范式转变，但仅以额外的设计约束（即连接性）为代价。在这里，我们证明了一个原则性的设计，要求连接并不排除完全各向同性的左手行为。这是实现光学波长下的体3D各向同性NIM的重要一步。
2010-04-02 physics.optics
Scattering Suppression from Arbitrary Objects in Spatially-Dispersive Layered Metamaterials
通过使物体对外部电磁探测器不可见来隐藏物体，这被称为隐形。隐身装置具有许多潜在的应用，但在实现方面仍面临挑战，特别是在可见光谱范围内。特别是，隐形衣实施所需的超材料的固有损耗和极端参数是限制因素。在这里，我们用数值方法证明了在空间色散超材料中作为一个无反射的隐藏覆盖物对任意形状物体的散射的几乎完美的抑制。我们认为实现的超材料作为一个金属-电介质多层和演示抑制散射从任意对象在向前和向后的方向与完美地保存波前和小于10%的绝对强度变化，尽管空间色散效应存在于复合超材料。除了通常的散射抑制应用，所提出的配置可以作为一个简单的实现无散射检测器和传感器。
2015-01-02 physics.optics
Inverse design and experimental realization of plasma metamaterials
本研究将逆向设计结合仿真与自动微分，优化二维三角晶格等离子体超材料的单元密度以实现光束偏转和解复用，完成实验验证并对比了仿真与人工设计方案的性能。
2023-10-06 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Volumetric Metamaterials versus Impedance Surfaces in Scattering Applications
牺牲地产生的介质允许采用材料参数作为定制电磁散射中的附加有价值的自由度。特别是，具有负磁导率或介电常数的超材料允许创建具有相对高的散射截面的深亚波长谐振结构。然而，等效原理允许用适当设计的弯曲阻抗表面替换体积结构，确保相同的电磁特性。在这里，我们从实际的角度来研究这一说法，考虑两个结构，具有相同频率的偶极电共振。第一种实现基于印刷在堆叠电路板上的电感加载电偶极子阵列（体积超材料），而第二种结构利用球面上的4线螺旋（表面阻抗实现）。一个中间结论是，当涉及单个谐振时，表面实现往往优于场景中的体积对应物。然而，在多个谐振重叠并且涉及有损耗材料的情况下，体积实现可以具有优势。所讨论的结构对于电小天线、超定向天线和超散射体领域具有重要意义，这些领域在无线通信和雷达应用中找到用途，仅举几例。
2021-07-01 physics.app-ph physics.optics
All-optical switching in metamaterial with high structural symmetry
我们认为，实现偏振不敏感的全光开关的可能性在一个平面的超材料组成的4倍周期性阵列的两个同心金属环放置在基板上的非线性材料。它表明，切换可以实现基本上不同的值之间的传输附近的谐振频率的高品质因数范诺形状的陷波模式激励。
2011-09-09 physics.optics
Vacuum as a hyperbolic metamaterial
正如Eddub所证明的那样，真空在强磁场中的行为类似于II型超导体中的周期性Abrikosov涡旋晶格。我们研究了这种状态下真空的电磁行为。由于超导只能沿磁场轴方向实现，因此观察到真空介电张量的各向异性。张量的对角分量在垂直于磁场的x和y方向上为正，在沿磁场的z方向上为负。因此，真空表现为双曲超材料介质。如果磁场是恒定的，低频非常光子经历这种介质作为（3+1）闵可夫斯基时空，其中时间的作用是由空间z坐标。磁场的空间变化使有效时空弯曲，并可能导致“事件视界“的形成，这类似于双曲超材料中的电磁黑洞。我们还注意到，双曲超材料的行为作为无衍射的“完美透镜”。由于在早期宇宙的演化过程中可能产生了足够大的磁场，早期真空的双曲线行为可能在当今宇宙的大尺度结构中留下了印记。
2011-08-10 gr-qc hep-th physics.optics
Coordinate transformation based design of confined metamaterial structures
将坐标变换方法应用于有界区域，设计了用于控制空间受限电磁场的超材料器件。波导和自由空间光束的应用被认为是类似的本方法。特别是，我们描述的设备，弯曲的传播方向和挤压受限的电磁场。在非磁性实现这些结构的两种方法进行检查。第一种是基于使用一组减少的材料参数，第二种是基于寻找非磁性变换介质。结果表明，横向磁场可以被弯曲或压缩到任意程度，而没有反射，仅使用介质结构。
2009-01-18 physics.optics
Towards a piecewise-homogeneous metamaterial model of the collision of two linearly polarized gravitational plane waves
我们认为实验实现的Tamm介质是光学等效的两个线性偏振的引力平面波的碰撞作为一个分段均匀的超材料。我们的配方是基于均匀化的各向同性介电磁介质的定向椭球形纳米颗粒的非常简单的安排。逆Bruggeman均匀化被用来估计的组成介质的本构参数，体积分数和形状参数。所提出的公式适用于两个引力平面波相互作用的时空区域，不包括两个平面波聚焦点处非奇异Killing-Cauchy视界的紧邻区域。
2014-08-04 physics.optics
Implementing Quantum Search Algorithm with Metamaterials
超材料（Metamaterials）是一种人工结构的电磁材料，具有负折射率、磁响应、隐身等许多自然界中没有的电磁特性，基于这些电磁特性，人们设计并实现了各种各样的电磁器件。然而，基于超材料的量子模拟器件至今尚未实现。在这里，我们设计和印刷超材料执行量子搜索算法。该结构由在介质层上穿孔的具有不同半径的二维（2D）亚波长空气孔阵列组成，已经通过使用3D打印技术制造。当入射波进入所设计的超材料时，光束波前的轮廓在其周期性地通过超材料传播时被迭代地处理。往返后，与量子搜索算法的效率完全相同，被搜索的项目将被发现，入射波都集中在标记的位置。这种基于超材料的量子搜索模拟器可能会在基于波的信号处理器中取得显着成就。
2017-12-25 physics.optics
Experimental realization of a broadband illusion optics device
我们实验证明了第一个超材料的“错觉光学”设备-一个“看不见的网关”，通过使用传输线介质。该器械包含一个开放通道，可以阻挡特定频率范围内的电磁波。我们还证明，这样的设备可以在很宽的频率范围内工作。
2010-05-19 physics.optics
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
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
Maximizing the electromagnetic chirality of thin metallic nanowires at optical frequencies
电磁波入射到三维螺旋形金属异向介质上，在理论和实验上都表现出很大的手征效应。这里的手征描述了散射体、材料或超材料对左右圆偏振电磁波的不同响应。这些差异可以量化的电磁手性措施。在这项工作中，我们认为最优设计薄的金属自由形式的纳米线，拥有措施的电磁手征尽可能大，从根本上可能。我们专注于光学频率，并使用基于梯度的优化方案，以确定高手性薄银和金纳米线的最佳形状。我们优化的纳米线的电磁手性措施超过了传统的金属螺旋。因此，这些应该非常适合作为具有增加的手性响应的新型超材料的构建块。我们讨论了一系列的数值例子，我们评估不同的优化设计的性能。
2022-08-02 math.OC physics.optics
