Modeling scattering matrix containing evanescent modes for wavefront shaping applications in disordered media
Tyndall National Institute（廷德尔国家研究所）；School of Physics, University College Cork（科克大学物理学院）
提出开源标量波传输模型，通过扩展Fisher-Lee关系包含倏逝模式，估计无序介质的广义散射矩阵，并演示最优相位共轭波前聚焦倏逝模式时传输值为2/3的普适现象。
2026-06-11 cond-mat.dis-nn physics.optics
Superresolution observed from evanescent waves transmitted through nano-corrugated metallic films
平面电磁波通过纳米波纹状金属薄膜时产生包含纳米结构信息的倏逝波。分析了金属表面倏逝波的产生。位于金属表面上方的微球体收集被转换成传播波的倏逝波。推导了微球边界处的折射方程和消逝波的斯涅耳定律。纳米结构图像的放大可以用几何光学描述来解释，但高分辨率与倏逝波的性质有关。
2012-06-12 physics.optics
Super-resolution by converting evanescent waves in microsphere to propagating and transfer function from its surface to nano-jet
本文研究微球辅助超分辨成像机制，通过亥姆霍兹方程分析倏逝波传输，并利用传递函数与卷积提高倏逝波向传播波的转换效率，从而增强分辨率。
2024-04-30 physics.optics
Evanescent Wave Dynamic Light Scattering of Turbid Media
动态光散射（DLS）是一种广泛应用的表征软相动力学的技术.倏逝波DLS是指探测近界面动力学的全内反射DLS的情况。我们在这里调查使用EWDLS混浊样品。结合光线追迹模拟和实验，我们发现，一个显着的分数检测到的光子被散射一次，并具有相移不同于多次散射分数。由此可见，测量的相关性可以分为两个贡献：一个单一的散射所产生的倏逝波散射，提供信息的运动的“散射体”和相关的近壁动态和多个散射的贡献源于散射内的大部分样品。在足够混浊的样品的情况下，后者提供了扩散波谱（DWS）样的相关贡献。该方法的有效性进行了验证，使用混浊的胶体分散体在休息和剪切。在静止时，我们用去极化散射来区分这两种贡献。在剪切作用下，由于近壁动力学和体动力学很好地分离，这两种贡献很容易区分。近壁流动和整体流动的信息可以从一个单一的实验中检索。测量的相关性的简单结构是开放使用EWDLS的大范围的样本。
2021-06-23 cond-mat.soft physics.optics
Super-resolution without Evanescent Waves
在过去的十年中，已经看到了许多努力，以实现成像分辨率超过阿贝-瑞利衍射极限。旨在打破这一限制的研究的主要方向是寻求利用包含物体紧邻处的电磁场分布的精细细节的倏逝分量。在这里，我们提出了一个解决方案，消除了对倏逝场的需要。以亚波长精度被成像或激励的对象不需要紧邻超透镜或场集中器：可以设计光学掩模，其产生被称为超振荡的波的相长干涉，当被单色波照射时，在渐逝场之外的“视场”中产生规定尺寸和形状的亚波长焦点。此外，我们证明，这种掩模不仅可以用作聚焦装置，而且可以用作超分辨率成像装置。
2008-12-02 physics.optics
Far-Field Super-Resolution Imaging By Nonlinear Excited Evanescent Waves
阿贝分辨率极限是最著名的物理极限之一，它对任何波系统的成像、波输运和动力学都提出了巨大的挑战。这个阿贝极限最初是在线性光学中制定的，可以使用非线性光学相互作用来打破。在这里，我们扩展到一个非线性制度的阿贝理论和实验证明了远场，标签免费，和扫描免费的超分辨率成像技术的基础上非线性四波混频恢复近场散射倏逝波，实现亚波长分辨率的$λ/15.6$。该方法为生物医学成像、半导体计量学和光刻技术的应用铺平了道路。
2021-01-14 physics.optics
Broadband superresolving lens with high transparency for propagating and evanescent waves in the visible range
对基于Ag/GaP多层膜构成的一维金属介质光子晶体的超分辨透镜进行了理论分析。该透镜包含总共10个光学集肤深度的Ag，但对于在500-650 nm的超分辨波长范围内传播的波保持约50%的法向入射透射率。单个Ag层为22 nm厚，并且可以在常规沉积系统中容易地制造。通过与没有涂层的周期性和对称结构的比较，说明了减反射涂层对倏逝波和传播波传输的重要性。此外，传播波的反射在超分辨波长带上减少到~5%，从而减少了物体和透镜之间的干涉。
2006-11-16 physics.optics
Analog Optical Implementation of Spatial High Pass Filtering Using Evanescent Waves
介绍了基于光在两种介质界面的全内反射（1D）和多层膜的布拉格反射（2D）的光学偏振不敏感高通滤波器。在我们的设计中，阻带中的波矢量耦合到倏逝波，而不是窄带谐振模式的零。这为边缘检测应用提供了显著的分辨率增强。基于平面波展开进行了严格的分析，并通过全波数值模拟进行了验证。同样对于多层结构的情况，使用优化算法来调谐层的厚度以表示理想高通滤波器的更好近似。所设计的高通滤波器的输入字段配置文件的边缘检测的应用程序被证明为1D和2D操作。所提出的设备是紧凑的，没有傅立叶透镜是必需的，因为运营商是直接实现在空间傅立叶域。
2019-11-23 physics.optics
Giant radiation heat transfer through the micron gaps
近场热传递在两个紧密间隔的辐射介质之间可以在数量级上超过通过单个黑体的界面的辐射。这种效应是由在两个透明边界之间形成光子隧道的指数衰减（倏逝）波引起的。然而，在中红外范围内，当两种介质之间的间隙小到几十纳米时，它成立。我们提出了一种新的辐射热传递模式，使微米厚的光子隧道成为可能。对于它，两种介质之间的空气间隙应该被修改，以便将倏逝波在其内部转换为传播波。这种修改可以使用超材料来实现，使得实际上不存在通过超材料的直接热传导，并且所传递的热的光伏转换不被超材料改变。
2011-03-02 physics.optics
Green's function for metamaterial superlens: Evanescent wave in the image
提出了一种新的计算隐失波、隐失波细分和辐射波的方法，该方法通过分离超材料超透镜像的全局场来获得。该方法是基于格林函数的，可以应用于其他线性系统。该研究有助于我们直接研究倏逝波对超材料超透镜的影响，并为设计新的超材料超透镜提供了新的思路。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lorentz-boosted evanescent waves
极化、自旋和螺旋度是电磁波的重要性质。一般认为螺旋度在洛伦兹变换下是不变的。对于平面波和它们的局域叠加，确实如此。然而，对于倏逝波，情况并非如此，倏逝波仅在半空间中定义良好，并且以复波矢量为特征。在这里，我们描述了倏逝电磁波的变换和它们的偏振/自旋/螺旋性质下的洛伦兹提升沿三个空间方向。
2018-04-08 physics.optics
Universal spin-momentum locking of evanescent waves
我们证明了倏逝电磁波的一个固有性质的存在：自旋-动量锁定，其中动量的方向从根本上锁定波的偏振。我们追踪这种现象的最终起源复杂的色散和因果关系的要求倏逝波。我们证明了在全内反射、表面态和光纤/波导中的每一种倏逝波都具有这种内在的自旋动量锁定。我们还介绍了一个普遍的右手三重态组成的动量，衰变和自旋的倏逝波。我们推导出了倏逝波的斯托克斯参数，揭示了一个有趣的结果-每一个快速衰减的倏逝波本质上是圆偏振的，其手性与传播方向有关。我们还表明存在一个基本的角度与全内反射（TIR），使传播波局部继承完美的圆偏振特性的倏逝波。当且仅当两种电介质的折射率之比超过黄金比例时，才会发生这种圆形TIR条件。我们的工作导致在各种纳米光子实验中对这种自旋动量锁定的统一理解，并揭示了与电子的量子自旋霍尔态的电磁类比。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tight focusing of polychromatic waves using angular spectrum compensation in spatially dispersive media
建立了一种基于角谱补偿的波紧聚焦的一般方法。我们应用的方法单色，多色和扩散波。扩散波和单色波可以在自由空间中形成空间局部化的波，而多色波形成光片或非衰减的行进倏逝模，其被限制在介质中的亚波长区域，其中频率取决于波矢量。我们建议我们的补偿方法和惯性，相对论坐标系之间的频率变换之间的类比。
2009-08-26 physics.optics
Limits for superfocusing with finite evanescent wave amplification
使用负折射率材料的完美透镜和无辐射电磁干扰都通过“放大”通常丢失的倏逝波分量来提供极端的亚波长聚焦。本文提供了可实现的聚焦光斑尺寸、可用放大率和焦距之间的关系。这可以被认为是阿贝衍射极限的一个修订版本的聚焦系统，有倏逝波放大。它在比较各种亚波长聚焦实现中实现的放大以及确定何时使用现有的近场技术（例如从孔径或狭缝的简单衍射）比尝试复杂的超聚焦更好时是有用的。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Axial Super-resolution Evanescent Wave Tomography
三维纳米样品的光学层析重建受到轴向衍射极限的阻碍，轴向衍射极限比焦平面分辨率差2-3倍。我们提出并实验证明了一种轴向超分辨率倏逝波层析成像（AxSET）方法，该方法能够使用常规倏逝波显微镜，如全内反射荧光显微镜（TIRF），超越表面成像，并实现轴向超分辨率层析重建。我们提出的方法基于傅立叶重建实现轴向超分辨率提取信息时，样品被照明的倏逝波从多组三维荧光图像。我们提出了一个程序来提取超分辨率的功能渐逝波的增量渗透，并支持我们的理论的1D（沿光轴）和3D模拟。我们验证了我们的索赔实验证明层析重建的微管在HeLa细胞的轴向分辨率为$\sim$ 130 nm。我们的方法不需要任何额外的光学元件或样品制备。所提出的方法可以结合焦平面超分辨率技术，如STORM，也可以适用于太赫兹和微波近场层析成像。
2016-11-11 physics.bio-ph physics.optics
Singular evanescent wave resonances
谐振器通过反射折叠光路，导致相位平衡，从而使传播波相长相加。然而，由于不完全反射或材料吸收，这些波的振幅减小导致所有谐振的有限品质因数。在这里，我们报告我们的发现，倏逝波可以导致一个完美的相位和振幅平衡，造成理想的法布里-珀罗谐振条件，尽管材料的吸收和非理想的反射率。当且仅当金属法布里-珀罗板彼此之间以临界距离间隔相对运动时，才会发生这种违反直觉的共振。我们表明，所需的能量接近共振产生的机械能的运动电磁能的转换。该现象类似于激光发射，其中腔谐振中的损耗由光学增益介质而不是机械运动精确地补偿。材料响应的非线性和非局部性将不可避免地减少任何奇异性，然而，我们显示了由于移动介质中的这种共振而导致的非平衡现象的巨大增强。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Near-field examination of perovskite-based superlenses and superlens-enhanced probe-object coupling
负折射率材料的平板用作具有亚衍射极限成像分辨率的超透镜，因为传播波被聚焦，并且此外，倏逝波在像平面中被重建。在这里，我们展示了一个超透镜的电倏逝场与低损耗使用钙钛矿在中红外制度。近场显微镜与可调谐自由电子激光的结合使我们能够精确地解决极化激元模式，这对超分辨率成像至关重要。我们从光谱上研究了这种透镜像面周围倏逝波的横向和纵向分布，并在超透镜波长处获得了λ/14的成像分辨率。有趣的是，在一定的距离之间的探针和样品表面，我们观察到这些倏逝场的最大值。与数值模拟的比较表明，这个最大值源于探头和物体之间的耦合增强，这可能适用于多功能电路，红外光谱和热传感器。
2011-03-25 physics.optics
Transmission function properties for multi-layered structures: Application to super-resolution
我们讨论了一般多层结构的k空间中的传输函数的性质。特别是，我们分析表明，透射率大于一个在倏逝光谱（放大的倏逝模式）可以直接链接到由结构支持的导模。此外，我们表明，在传播光谱中的传输函数的相位的斜率是成反比的结构的能力，以补偿传播模式的衍射。我们应用这些研究结果来讨论几个例子，其中超分辨率是由于同时可用性的放大的消逝模式和衍射补偿的传播模式。
2009-08-10 physics.optics
Breakthroughs in Photonics 2014: Relaxed Total Internal Reflection
全内反射（TIR）是一种普遍存在的现象，用于从波导和谐振器到激光器和光学传感器的光子器件中。控制这种现象和光限制是未来在同一硅平台上集成纳米电子学和纳米光子学的关键。我们在2014年引入了弛豫全内反射的概念，以控制TIR过程中产生的倏逝波。这些未受抑制的倏逝波是光子器件不可避免地受到衍射限制并且无法小型化的根本原因。我们的关键设计概念是设计的各向异性的介质中的倏逝波延伸，从而允许没有任何金属组件的趋肤深度工程。在这篇文章中，我们给出了我们的方法的概述，并比较它的关键类的光子器件，如等离子体波导，光子晶体波导和槽波导。我们展示了我们的工作如何克服光子学纳米级光限制与完全透明的电介质中的一个长期存在的问题。
2015-11-14 physics.optics
Label-free chip-based evanescent light scattering super-resolution and superior-contrast optical microscopy (cELS)
本文提出芯片式倏逝光散射 (cELS) 显微技术，利用多模波导近场照明抑制散斑噪声，结合多臂波导与强度波动算法实现各向同性超分辨，在无标记条件下获得2倍分辨率提升与最高10倍对比度增强，并具备小型化与大视场高通量成像潜力。
2022-02-24 physics.optics
Superluminal Behaviors of Modified Bessel Waves
电磁波传播实验为超光速现象提供了大量的实验证据，结果表明相位时间确实描述了势垒穿越时间。基于外推相时方法和数值计算方法，我们证明了与实宗量的普通贝塞尔波相反，修正贝塞尔波的群速度是超光速的，并得到如下结果：1）群速度随传播距离的增加而增加，这与倏逝平面波的情况相似; 2）在波数较大时，群速度随波数的增加而减小，这与倏逝平面波的情况相似; 3）在波数较小时，群速度随波数的增加而增大，这与倏逝平面波的情况不同。
2006-11-10 physics.optics
Amplifying Evanescent Waves by Dispersion-induced Plasmons: Defying the Materials Limitation of Superlens
突破衍射极限一直是一个吸引人的话题，因为几乎所有领域都迫切需要更好的成像分辨率。作为一种有效的解决方案，基于等离子体效应的超透镜可以共振放大倏逝波，实现亚波长分辨率。然而，在其有限的选择范围内，天然等离子体材料通常具有高损耗，并且仅可从红外到可见波长获得。在这项工作中，我们已经从理论和实验上证明，任意的材料，甚至空气，可以用来增强倏逝波，并建立低损耗的超透镜在所需的频率。其工作机制在于有界波导结构中色散诱导的有效等离子体激元。在此基础上，我们构建了双曲型超材料，并通过定向传播和分辨率为0.087波长的成像实验验证了其在微波范围内的有效性。我们还证明了成像潜力可以扩展到太赫兹和红外波段。该方法突破了传统等离子体透镜的限制，为微波到红外波段的超分辨成像带来了新的可能性。
2020-04-27 physics.optics physics.plasm-ph
Combined evanescent-wave excitation and supercritical-angle fluorescence detection improves optical sectioning
倏逝波显微镜实现子衍射轴向切片限制荧光激发到一个薄层靠近细胞/基板界面。然而，这种光片到底有多薄，往往是未知的。特别是在流行的物镜型全内反射荧光显微镜（TIRFM）配置大偏离预期的指数衰减的倏逝波的强度已被报道。例如，非渐逝的激发光减弱了光学切片效果，降低了对比度，并使得TIRFM图像的量化不确定。在这里，我们使用方位角和极角光束扫描，暗场散射成像和原子力显微镜的组合，以确定这种不需要的背景荧光激发的来源。我们确定的杂散光源自显微镜的光学和物镜本身作为背景的主要来源，由于在反射界面和样品中的折射率边界处的倏逝波散射的微小贡献。除了激发光中的渐逝，从荧光团发射的光也可以显示可观察到的渐逝效应。只有位于盖玻片附近的荧光团才能将其近场辐射耦合成在超临界角度可检测的传播波。我们表明，选择性地检测这种超临界角荧光（SAF）通过高数值孔径物镜有效地拒绝从更深的样品区域的荧光，并提高光学切片。这里提出的显微镜方案合并了TIRF激发和SAF检测的好处，并提供了条件的定量宽场成像的荧光团动力学在或附近的质膜。
2013-02-06 physics.bio-ph physics.optics
Superluminal Behaviors of Electromagnetic Near-fields
超光速现象在电磁波传播的许多实验中都有报道，其中倏逝波的超光速行为是最有趣的现象，具有重要的物理意义。考虑到倏逝波与电磁源的近区场有关，基于第一性原理，研究了近区电磁场的群速度，证明了它们可以是超光速的，这为倏逝波的超光速性质提供了一个启发性的解释。
2006-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Energy considerations for a superlens based on metal/dielectric multilayers
我们研究了Ag/GaP多层膜超透镜的分辨率和吸收损耗。对于固定的源到像距，分辨率与透镜的位置无关，但是损失强烈地取决于透镜的放置。与倏逝波相关联的吸收损耗可以显著大于与传播波相关联的损耗，特别是当超透镜靠近源时。解释的透射率值大于单位的倏逝波澄清相对于相关的吸收损失。
2008-10-17 physics.optics
Green function for hyperbolic media
我们重新审视均匀双曲介质的电磁格林函数的问题，其中的介电常数张量的纵向和横向分量具有不同的符号。我们分析了偶极发射模式的偶极子方向相对于对称轴和不同的符号的介电常数，并表明，发射模式是高度各向异性的，并具有一个特征的十字形：波传播在一定的锥和渐逝这个锥外。我们证明了由于发射的非凡TM偏振波和椭圆形图案由于发射的普通TE偏振波的锥形图案的共存。我们发现格林函数中存在一个奇异的复项，它与$δ-$函数成正比，并控制双曲介质中的光子态密度和Purcell效应。
2012-06-29 physics.optics
Coupling of evanescent waves into propagation channels within two-dimensional random waveguides
倏逝波向传播波的转换是实现某些超分辨成像方法的关键机制。利用递归格林函数和散射矩阵理论，详细研究了倏逝波在随机介质中的传输，定量分析了倏逝信道与传播信道的耦合。通过数值计算，我们发现入射倏逝波信道的透射率由散射矩阵的本征值和随机介质中与相应信道的耦合强度共同决定，而随机介质的无序强度对这两者都有影响。
2017-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Subwavelength Imaging with Dielectric Metamaterial Solid-Immersion Lens
传统光学显微镜有限的分辨率源于这样一个事实，即物体的亚波长信息是由倏逝波携带的，倏逝波在空间中呈指数衰减，无法到达成像平面。我们在这里介绍一种超材料固体浸没透镜（mSIL），它利用紧密堆积的高折射率纳米颗粒作为复合介质，有效地转换和传输倏逝波从近场到远场。理想点源的倏逝波能量的约20%可以通过mSIL引导到远场。这导致了mSIL在可见光下的出色成像性能。使用15 nm直径的TiO 2（n=2.55）纳米粒子作为构建块，我们证明了45 nm-75 nm的特征可以通过mSIL在白光显微镜下分辨。我们的方法开辟了使用纯电介质材料获得“完美透镜”的可能性。
2015-11-06 physics.optics
Exciting surface plasmons with transformation media
本文提出了一种利用变换光学设计的平面压缩平板激发非图案化金属表面等离子体激元的方法。该板改变入射光的色散关系，使倏逝波耦合到传播的表面等离子体。与棱镜耦合器不同，所提出的器件不会在其输入界面处引入反射。此外，其紧凑的几何形状适合于集成。一个可行的介质实现耦合器的建议。最后，我们表明，该设备的角响应可以通过使用非均匀的压缩因子工程。作为一个例子，我们设计了一个耦合器的半功率角带宽比传统的介质耦合器高2.5倍。
2014-10-22 physics.optics
Subwavelength terahertz imaging via virtual superlensing in the radiating near field
针对低频太赫兹亚波长成像需贴近物体且探针扰动近场的问题，提出通过选择性放大倏逝波实现虚拟超透镜重建，在0.18–1.5 THz下达到λ/7分辨率。
2022-11-21 physics.optics
Full Polarization Control of Photons with Evanescent Wave Coupling in the Ultra Subwavelength Gap of Photonic Molecules
本文提出利用两个一维光子晶体纳米束腔构成的光子分子，通过超亚波长间隙中的倏逝波耦合实现光子从线偏振到圆偏振的全偏振控制，为量子光学器件和自旋分辨腔量子电动力学提供新途径。
2025-03-09 physics.optics
Nano-jet Related to Bessel Beams and to Super-Resolutions in Micro-sphere Optical Experiments
将微球光学实验中的纳米喷流现象与无衍射贝塞尔光束联系起来，分析了这种现象。通过插入一个圆形孔径的半径，这是在亚波长的EM腰部的顺序，并发送到共焦显微镜的透射光，由不同的贝塞尔光束的EM波动被避免。在这个恒定的电磁场上叠加了倏逝波。虽然这种效应提高了成像过程的光学深度，但从由倏逝波调制的EM场获得了对象精细结构。介绍了微球光学系统与干涉仪相结合进行相衬测量的方法。
2017-06-13 physics.optics
Free-Space Imaging Beyond the Diffraction Limit Using a Veselago-Pendry Transmission-Line Superlens
使用传统透镜的聚焦依赖于传播波的收集和干涉，但忽略了从源快速衰减的倏逝波。由于这些倏逝波包含了源的最细微的细节，因此图像的分辨率会降低，被称为“衍射极限”。超透镜是一种能够产生具有超越衍射极限的精细特征的图像的能力，可以通过由超材料制成的“Veselago-Pendry”透镜来实现。这种用于在自由空间中成像的Veselago-Pendry超透镜必须严格设计以恢复传播波和倏逝波两者，但是满足这些设计条件（各向同性n = μ_r = μ_r = -1）已被证明是困难的，并且使其实现变得难以捉摸。我们证明了自由空间成像的分辨率比微波频率下的衍射极限高出三倍以上，使用基于负折射率传输线（NRI-TL）方法的Veselago-Pendry超材料超透镜，该方法可以精确控制其电磁特性，并且比其他方法更不易受损失的影响。微波超透镜可以特别用于通过背散射的方式在实际距离上照明和区分紧密间隔的掩埋物体，例如在肿瘤或地雷检测中，或者用于靶向照射/热疗。
2008-03-13 physics.optics
Delay times and detector times for optical pulses traversing plasmas and negative refractive media
我们证明了通过理想阻抗匹配探测器中的吸收率测量的电磁脉冲的到达时间等价于Peatross { \it et al.} [ Phys. Rev. Lett. { \bf 84}，2370（2000）]。然后，我们研究了光脉冲通过色散介质的传输与负介电常数和负折射率选择的几何形状，使没有共振效应发挥作用。对于倏逝波，与传播波相比，群延迟和整形延迟的定义互换。在无限大的等离子体介质中，即使对于宽带脉冲，倏逝波的总延迟时间也可以是负的。然而，当在等离子体外部检测到辐射时，对于存在界面的宽带脉冲，总时间是正的。我们发现的哈特曼效应的脉冲时，在等离子体中的距离是远远小于自由空间脉冲长度的证据。对于负折射率介质（NRM），当$ε(ω)$ = $μ(ω)$时，传播波的整形延迟为零. NRM中的总延迟时间由整形延迟时间支配，并且对于NRM中的宽带脉冲，总延迟时间是亚光速的。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical anisotropic metamaterials: Negative refraction and focusing
我们设计了具有不同结构的三维金属纳米线介质，并通过数值计算证明了它们的色散关系是双曲线的，从而证明了它们可以是均匀有效的不确定各向异性介质。对于有限平板，利用一个很好的拟合过程，以获得色散关系，我们检索的有效折射率。真实3D线介质的伪聚焦与具有线介质的有效介电常数张量的均匀介质非常一致。研究还表明，在长波长极限下，三维线介质的双曲色散关系即使对于倏逝模也是有效的。
2009-07-06 physics.optics
Probing dynamics of time-varying media: Beyond abrupt temporal interfaces
本研究通过引入开关参数τ，推导了平面波和自由电子在时变介质中的传播特性，揭示了通量比与强度饱和现象，强调了精确控制τ对探测时变介质的关键作用。
2025-01-22 physics.optics
Super-resolution imaging via spatiotemporal frequency shifting and coherent detection
衍射极限表现为由倏逝波衰减引起的高空间频率信息的损失。因此，传统的远场光学系统无法提供物体亚波长特征的信息。在这里，我们提出了一种新的方法来恢复倏逝波在远场，从而使亚波长分辨成像和空间光谱。我们的方法依赖于移动的频率和波矢量的近场分量通过散射声学声子。该过程有效地去除了空间频率截止，用于明确的远场检测。这种技术可以适用于数字全息术，使之有可能执行相敏亚波长成像。我们讨论了这样一个系统在中红外和太赫兹波段的实施，可能扩展到其他光谱区域。
2012-01-21 physics.optics
Super-resolution imaging using spatial Fourier transform infrared spectroscopy
大多数成像设备的空间分辨率从根本上受到衍射的限制。这种限制表现为包含在倏逝波中的高空间频率信息的损失。因此，传统的远场光学系统无法提供物体亚波长特征的信息。在这里，我们提出了一种新的方法来恢复倏逝波在远场，从而使亚波长分辨成像和空间光谱。我们的方法依赖于移动的频率和波矢量的近场分量通过散射声学声子。该过程有效地去除了空间频率截止，用于明确的远场检测。这种技术的一个简单的扩展，我们称之为空间傅里叶变换红外光谱，允许保留相位信息，使其能够执行3D亚波长成像。我们讨论了这样一个系统在中红外和太赫兹波段的实施，可能扩展到其他光谱区域。
2010-03-12 physics.optics
The Dynamics of the Transverse Optical Flux in Random Media
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究随机介质中光学流动力学，揭示涡旋数随传播距离变化及稳态形成机制。
2026-01-30 physics.optics
The asymmetric lossy near-perfect lens
我们推广了最近提出的完美透镜[J.B. Pendry，Phys. Rev. Lett. { \bf 85}，3966（2000）]中所述的方法。我们表明，一个平板的介质与负折射率的不同的正折射率的介质包围也放大倏逝波，可以作为一个近乎完美的透镜。我们研究的作用的表面状态中的放大的倏逝波。通过这种非对称透镜获得的图像分辨率对于透镜中的吸收效应更鲁棒。特别是，我们研究的情况下，银板，它具有负介电常数，与空气的一侧和其他介质，如玻璃或GaAs的另一侧作为一个“不对称”的损耗接近完美的透镜P-偏振波。研究发现，由于银的正磁导率，延迟对成像有不利影响，但我们得出结论，尽管如此，亚波长图像分辨率是可能的。
2002-06-28 cond-mat physics.optics
Evanescent-wave and open-air chiral sensing via signal-reversing cavity-enhanced polarimetry
手性检测在分析化学、生物化学、药理学和基础物理学等许多领域都具有重要意义。最近的发展已经扩展了使用微波，飞秒脉冲，超手征光和光致电离的光学手征传感。最广泛使用的方法是传统的圆二色性和旋光（OR）方法。然而，手性信号通常非常弱，并且它们的测量受到较大的时间依赖性背景以及不完美和缓慢的减法程序的限制。在这里，我们展示了一个脉冲激光蝴蝶结腔增强偏振仪与反向传播光束，它解决了这些背景问题：手性信号的增强腔通过的数量;线性双折射的影响被抑制由一个大的诱导腔内法拉第旋转;和快速的信号反转的影响，通过扭转法拉第旋转和减去信号从反向传播光束。这些优点允许在背景扣除不可行的环境中测量绝对手性信号：我们在露天测量手性蒸汽的旋光度，并在棱镜表面通过全内反射产生的倏逝波（EW）中测量手性液体的旋光度。（+）-麦芽糊精和（-）-果糖溶液的EW-OR证实了各向同性光学活性介质中麦克斯韦方程的Drude-Condon模型。特别地，在折射率匹配附近，有效旋光路径长度等于EW的古斯-汉欣位移。当使用锁定到稳定的高精细度腔的连续波激光器时，该偏振计的极限应与线性双折射（$3\times 10^{-13}$ rad）的灵敏度测量相匹配，该线性双折射比当前手性检测极限灵敏几个数量级，从而改变了许多领域中手性感测的能力。
2014-05-27 physics.chem-ph physics.optics
Symmetry breaking of optical vortices: Birth and annihilation of singularities in the evanescent field
用简单的方法处理了光学涡旋（或相位奇点、螺旋位错）与普通物质的相互作用。利用全内反射现象和入射到折射率低于原始传播介质的四个平面波的叠加，我们能够显示在具有弯曲拓扑特征的倏逝场中光学涡旋的产生和湮灭。到目前为止，这种现象仅在自由空间传播中进行了探索。通过适当的调谐过程，涉及入射平面波的入射角和振幅，有可能在材料附近产生不寻常的光学涡旋拓扑特征。我们相信，这项工作可以打开近场光学弯曲光学涡旋操纵的新方面。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sub-wavelength imaging by space dilation
两个变换光学启发的平面透镜被用于构建能够将物体焦点周围的区域转置到图像焦点周围的放大区域中的光学系统。该系统的目标和图像焦点分别放置在自由空间和具有次酉相对介电常数和磁导率的扩张空间中。构成透镜的各向异性和不均匀介质使得能够处理高空间频率波而不将它们转换为倏逝波。数值模拟表明，所提出的设备执行放大的亚波长细节的可辨别的图像的能力。
2018-08-09 physics.optics
Non-uniform wave momentum bandgap in biaxial anisotropic photonic time crystals
提出双轴各向异性光子时间晶体，揭示非均匀幽灵波在极小调制深度下即可形成动量带隙，并可单向增强折射波。
2025-01-18 physics.app-ph physics.optics
Volumetric Evanescent Edge Coupling for Fiber-to-Chip Optical I/O
The American University in Cairo（开罗美国大学）；James C. Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学詹姆斯·C·怀恩特光学科学学院）；Department of Physics, University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
本文提出体相边缘耦合技术，通过三维结构化芯片边缘实现二维区域的光耦合，基于TIR倏逝耦合模拟显示88%峰值效率，为多芯光纤接口提供新方案。
2026-09-18 physics.app-ph physics.optics
Electromagnetic Effects in Anti-Hermitian Media with Gain and Loss
本文解析研究同时含增益和损耗的反厄米各向同性介质中的波相互作用，揭示激射、倏逝波转换、完全吸收及增强后向散射比等效应，展示其在光学和微波工程中的应用潜力。
2023-08-30 physics.app-ph physics.optics
Generation of Optical Chirality Patterns with Plane Waves, Evanescent Waves and Surface Plasmon Waves
我们系统地研究了在三种情况下，即在自由空间中的平面波，在介质界面上的全反射光的倏逝波和在金属表面上传播的表面等离子体波的两波叠加的光学手征图案的产生。在每种情况下，光学手征图案的一般解析解推导出不同的偏振态和两个波的传播方向。数值模拟验证了解析解的正确性。只要正确选择入射光的偏振态和传播方向，就可以在任何情况下产生具有空间结构的光学手征图案。光学手征增强可以通过自由空间圆偏振光的相长干涉或全反射光的增强倏逝波来获得。表面等离子体波不提供增强的光学手性，除非近场强度增强足够高。结构化的光学手性图案可以在手性分选、手性成像和圆二色性光谱中找到应用。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-throughput Super-Resolution Imaging Chip based on Miniaturized Full-frequency Encoded-illumination
本文提出一种基于小型化全频编码照明芯片的超分辨成像方法，利用空间频移效应和编码LED阵列实现333 nm分辨率、约1 mm²大视场的高通量无标记成像，成本低且兼容常规倒置显微镜。
2025-07-22 physics.optics
Tailoring Metallodielectric Structures for Super Resolution and Superguiding Applications in the Visible and Near IR Ranges
我们讨论了在真实的，透明的，金属-电介质光子带隙结构的负折射和超分辨率的背景下，在可见光和近红外范围内的传播效应。在共振隧穿制度中，我们发现，对于横向磁入射偏振，场局部化效应有助于波导现象，使得它有可能为光保持限制在一小部分的波长内，没有任何横向边界，由于抑制衍射。这种效应与每个金属层内的坡印廷矢量的负折射有关，由相邻电介质层内的法向折射平衡：场局部化和材料色散的程度共同决定了驻留在任何给定层内的总动量，从而决定了能量流的方向。我们发现，瞬态波矢量的运输介导的准静态，低群速度表面波的激发负责相对较大的损失。作为代表性的例子，我们考虑透明的金属电介质叠层，如Ag/TiO 2和Ag/GaP，并详细展示了如何获得最佳的条件，在整个可见光和近红外范围内的超引导和超分辨率应用的传播和倏逝模式的高透射率。最后，研究了增益对超分辨率的影响。我们发现，增益的引入可以补偿表面等离子体激元激发引起的损耗，改善透镜的分辨特性，实现增益可调的超分辨。
2008-01-04 physics.optics
Does a Surface Polariton Have Spin?
我们考虑真空与金属或左手介质界面上的p极化表面电磁波（一种经典的表面极化激元）。我们证明了形成表面极化激元的倏逝电磁波不可避免地具有一个后向自旋能流，它与超光速轨道能流一起形成总的坡印廷矢量。这种自旋能量流产生了一个明确定义的（但不是量子化的）自旋角动量的表面极化激元，这是正交的传播方向。倏逝波的自旋来自于电场的虚纵向分量，该虚纵向分量使得偏振在传播平面中有效地为椭圆。我们还研究了倏逝模的自旋和手征之间的联系。
2012-05-24 cond-mat.other physics.optics
Exceptional points in lossy media enable decay-free wave propagation
进入空间均匀损耗介质的波通常经历指数衰减，这是由Beer-Lambert-Bouguer传输定律的能量损失或反射期间的渐逝穿透引起的。最近，在非厄米特系统中的特殊点奇点已被链接到非常规的波传播，如预测的极宽的空间恒定强度的导模。尽管有这样的承诺，波在纯损耗介质中传播的可能性既没有理论上的建议，也没有实验实现，直到现在。在这里，我们发现和实验证明衰减波传播伴随着一个惊人的均匀分布的能量损失在任意厚度的均匀周期性纳米结构波导介质与例外点。通过耦合模理论预测和完全矢量电磁模拟的支持，实验观察到数百波的深度穿透体现空间恒定的辐射损耗的光子平板波导。在整个结构化波导区域上测量均匀、无衰减的辐射能量损耗，而不管其长度如何。虽然所展示的恒定强度辐射可以立即应用于直接从光子芯片表面产生大的，均匀的和表面法线的自由空间平面波，但未覆盖的无衰减波现象是普遍的，并且在支持物理波的所有领域都是真实的，为特殊点物理赋予的色散工程材料开辟了新的视野。
2021-10-08 physics.optics
Oblique frozen modes in periodic layered media
研究了平面电磁波入射到含有各向异性介质层的半无限周期分层介质表面的经典散射问题。我们证明了斜入射光在进入周期板后，会转变为具有极大振幅和零群速度法向分量的反常掠射模。这种模式不能表示为扩展和倏逝贡献的叠加。相反，它是一个一般的（非布洛赫）Floquet本征模的振幅发散线性与距离板边界。值得注意的是，在这种情况下的板反射率可以非常低，这意味着入射光几乎100%转换成轴向冻结模式，其中电磁能量密度超过入射波的电磁能量密度几个数量级。该效果可以在任何期望的频率下实现，包括光学和UV频率范围。唯一基本的物理要求是存在具有适当的各向异性轴倾斜取向的电介质层。这一现象的一些实际方面被认为是。
2003-07-02 physics.gen-ph physics.optics
Superluminal Localized Solutions to Maxwell Equations propagating along a waveguide: The finite-energy case
在我们以前的论文[Phys. Rev. E64（2001）066603，e-print physics/0001039]中，我们已经证明了麦克斯韦方程组的局部（非倏逝）解的存在，它以超光速沿着正常尺寸的波导无失真地传播，并且由“X形”光束组成。因此，这些解决方案具有无限的能量。在本说明中，我们将展示如何获得，相比之下，有限能量的解决方案，具有相同的本地化和Superluminality属性。[PACS编号：41.20.Jb; 03.50.De; 03.30.+ p; 84.40.Az; 42.82.Et.保留字：波导麦克斯韦方程组的定域解;超光速波;贝塞尔光束;有限色散光束;超光速能量波;电磁波; X形波;倏逝波;电磁学;微波;光学;狭义相对论;定域声波;地震波;机械波;弹性波;引导引力波。]
2002-09-29 physics.class-ph physics.gen-ph physics.optics
Resonant transparency of materials with negative permittivity
结果表明，具有负介电常数的不透明材料的透明性表现出共振行为。共振的发生是由于板边界处表面波的激发。入射倏逝场在共振处的剧烈场放大提高了亚波长成像系统（超透镜）的分辨率。对于与表面模式的激发相对应的入射角和波频率的特定值，有限厚度的板可以对\textit{p}偏振的斜入射电磁波完全透明。在共振时，两个倏逝波具有有限的相移，提供通过非透明区域的非零能量通量。
2006-07-13 physics.optics physics.plasm-ph
