Photonic spin Hall effect in hyperbolic metamaterials at visible
传输中的光子自旋霍尔效应是取决于入射光束的偏振的出射光束的横向光束移位。具有高各向异性的材料可以显著增强这种效果。我们报告的第一个实验演示的光子自旋霍尔效应在多层双曲形超材料在可见光波长（波长为520 nm和633 nm）。该超材料由金和氧化铝交替层组成，具有深亚波长厚度，表现出极大的各向异性。角分辨偏振测量显示对于厚度为176 nm的超材料的165 $μm$的偏移。另外，横向光束偏移对入射角的变化极其敏感，理论上入射角变化为270个具有一毫弧度的$μm$（$0.057^\circ$）。这些特征可以导致具有高角分辨率的小型化自旋霍尔开关和滤波器。
2018-07-10 physics.optics
Spatial solitons in nonlinear left-handed metamaterials
我们预测，非线性左手材料可以支持TE和TM偏振的自陷局域光束，空间电磁孤子。这种孤子表现为对称或反对称的单峰和多峰光束，它们的存在是由于磁非线性和负磁导率的有效区域。
2004-05-07 physics.optics
Active Negative Index Metamaterial Powered by an Electron Beam
介绍了一种新型的有源负折射率超材料，它的增益来自于电子束。这种超材料由一堆等距的平行金属板组成，金属板上有一排周期性的孔，形状像互补的开口环谐振器。结果表明，这种结构支持一个负折射率的横向磁电磁模式，可以与相对论电子束共振相互作用。这种超材料可以用作相干辐射源或粒子加速器。
2012-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear Metamaterials for Holography
全息图是存储相位和可能的振幅信息的光学元件，其使得能够通过相干光束的照射和散射来重建物体的三维图像，并且图像在与输入激光束相同的波长下生成。近年来，研究表明，信息可以存储在纳米天线中，从而产生纳米组件。在这里，我们展示了非线性多层超材料全息图，其中通过三次谐波产生的非线性过程，在照明光束的三次谐波的新频率下形成无背景图像。利用多层等离子体纳米天线的电子束光刻，我们制作了偏振敏感的非线性元件，如闪耀光栅，透镜和其他计算机生成的全息图。这些全息图进行了分析和未来的设备应用前景进行了讨论。
2015-12-08 physics.optics
Nano-Focusing of Vortex Beams with Hyperbolic Metamaterials
本文利用双曲超材料中的高面内波数模式实现涡旋光束的亚衍射极限聚焦，并通过自旋-轨道相互作用形成深亚波长光学斯格明子，为纳米尺度光与物质相互作用研究开辟新途径。
2024-06-07 physics.optics
Self-trapped dynamics of a hollow Gaussian beam in metamaterials
本文系统地研究了空心高斯光束在超材料中的动力学行为。我们预测了HGB的自陷传输，光束的演化受无量纲色散系数（k）的影响很大，它决定了衍射色散的强度。在具有较高k值的超材料中，HGB的演变，例如单个环形强度图案的消失和具有中心亮点的图案的出现，可以在较小的传播距离下实现。另一方面，具有低k值的超材料可以在长传播距离上保持单环强度分布而不聚焦。当衍射色散强度增加时，它会显著影响光束的演化，并可能导致在中心处形成具有高峰值强度的紧聚焦光束。紧聚焦现象被发现在纳米尺寸颗粒的捕获中具有一些应用。
2020-04-28 nlin.PS 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
Unveiling the optical properties of a metamaterial synthesized by electron-beam-induced deposition
使用聚焦电子束的直接写入允许在可见光谱范围内制造亚波长尺寸的真正三维结构。由此产生的复杂几何形状非常适合研究纳米级的光-物质相互作用。它们的整体光学响应将不仅强烈地依赖于几何形状，而且依赖于沉积材料的光学性质。在通常使用的金属有机前体的情况下，沉积物显示出嵌入碳质基质中的金属纳米晶体的子结构。由于含金前体介质是特别有趣的光学应用，我们实验确定这种有效材料的有效介电常数。我们的实验是基于平面沉积物的光谱测量。反演的介电常数显示出对金颗粒密度的系统依赖性，并且不能使用有效介质的常用Maxwell-Garnett方法充分描述。
2016-01-15 physics.optics
Robust wedge demonstration to optical negative index metamaterials
提出了一种稳健的楔形设置来明确地证明负折射率超材料的负折射。我们将我们的装置应用于文献中的几种光学超材料，并清楚地观察到负折射现象。这进一步巩固了所报道的负折射率特性。结果表明，出射光束通过楔形体时，一般存在横向位移。我们推导出一个简单的表达式来计算这个光束的位移，有趣的是，它为我们提供了一个策略，以定量估计的楔形材料（Im[n]）的损失。此外，我们提供了一种超材料的设计，与纳米压印光刻兼容，在可见光区（黄光波长附近）显示负折射率。利用多层体系反演方法提取了超材料的有效折射率。它也通过我们的楔形装置直观地表征，以展示相应的折射现象。
2014-05-31 physics.optics
Sidelobe Canceling for Optimization of Reconfigurable Holographic Metamaterial Antenna
用于全息超材料天线的波束转向的准确和有效的方法对于使消费者能够使用卫星数据容量至关重要。我们开发了一种优化算法，能够执行自适应，实时控制的天线方向图，同时在动态环境中工作。我们的方法提供了第一次分析的天线方向图优化问题的背景下，超材料和定向的中心波束和显着抑制旁瓣电平的目的。该算法的有效性证明了计算模型的天线和实验。由于其卓越的便携性，低功耗和缺乏移动部件，超材料天线是一个有吸引力的和可行的技术，当与成熟的软件工程策略相结合，以优化性能。
2014-07-18 physics.optics
Terahertz Digital Reconfigurable Metamaterial Array for Dynamic Beamforming Applications
该研究设计了一款0.7THz的2位数字可重构超材料阵列，通过基片集成馈电和精细阵列设计实现宽角波束扫描与多模式波束成形，可低集成度用于工业质检和星间通信。
2024-07-10 cs.SY eess.SY physics.optics
Impedance-Matched Planar Metamaterial Beam Steerer for Terahertz Waves
在太赫兹领域具有可定制电磁特性的平面超材料提供了成像和光谱系统开发所需的定制光学解决方案。特别是，超材料具有替代传统笨重光学器件的潜力，或者可以成为全新设备的基本构建模块。在这方面，有利的是，超材料可以被设计为关于其电磁特性与另一种材料阻抗匹配。在此，我们设计、制作并研究了一种折射率可调且阻抗与自由空间匹配的超材料。单位单元由两对不同的切割线组成，这两对切割线对电磁波的电和磁响应提供几乎独立的控制。对于具有均匀有效折射率为1.18的超材料的例子，我们实验证明了在0.444THz的工作频率下超过90%的振幅透射率和约5%的反射率。作为一个功能更强的器件，我们制作了一个太赫兹梯度折射率光束转向器，其线性折射率梯度从1.14到2.66。我们数值模拟了电磁波通过光束转向器的传播，并将偏转波的电场幅度与在成像太赫兹时域光谱仪中测量的光束转向器后面的太赫兹场分布进行了比较。数值模拟的偏转角为6.1°，与实测偏转角5.95°吻合良好。测得的光束转向器的峰值振幅透射率几乎达到90%，这也与约88%的模拟值吻合得很好。
2020-06-10 physics.app-ph physics.optics
Loss enhanced transmission and collimation in anisotropic epsilon-near-zero metamaterials
验证了各向异性近零介电常数（ENZ）异向介质中材料损耗引起的透射增强和准直效应，并通过等频轮廓线（IFC）分析揭示了这种奇异电磁现象的物理机制.此外，我们证明了在现实的银锗多层结构中实现这种损耗增强传输的高斯光束的可能性，通过应用全波数值模拟。
2012-11-20 physics.optics
Giant Goos-Hanchen effect at the reflection from left-handed metamaterials
我们研究了带有左手材料的层状结构的光束反射。我们预测一个巨大的横向（古斯-汉臣）移位和分裂的光束由于共振激发的表面极化激元与涡旋状的能量流之间的右手和左手材料。
2003-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Graphene-based extremely wide-angle tunable metamaterial absorber
我们研究了基于石墨烯的各向异性超材料结构的吸收特性，其中超材料层具有对应于近零介电常数的电磁响应。我们发现，通过分析和数值研究，近完美的吸收出现在一个异常广泛的光束入射角。由于石墨烯的存在，吸收可通过栅极电压调节，从而提供能量传输的动态控制。我们发现，这种强烈增强的吸收是由于光与沿石墨烯/超材料混合物传播的快速波模之间的耦合而产生的。
2016-08-24 physics.optics
Achieving Selective Damage Interrogation and Sub-Wavelength Resolution in Thin Plates with Embedded Metamaterial Acoustic Lenses
在这项研究中，我们提出了一种方法，超声波束形成和高分辨率识别声源结构健康监测技术具有重要意义。所提出的概念是基于通过嵌入式声学超材料透镜的动态定制结构元件的设计。这种方法提供了一个全新的替代传统的相控阵技术，使形成可操纵和准直（或聚焦）的超声波束，通过利用一个单一的换能器。超声波束可以通过简单地调谐激励的频率来操纵。此外，嵌入式透镜可以被设计为实现对初始集群损伤的亚波长分辨率。
2013-12-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Construction of a polarization insensitive lens from a quasi-isotropic metamaterial slab
我们提出采用准各向同性超材料（QIMM）板构造偏振不敏感透镜，其中E偏振和H偏振波表现出相同的重聚焦效果。对于浅入射角，QIMM板将以与各向同性负折射率材料相同的方式提供一定程度的重聚焦。再聚焦效应使我们能够引入近轴光束聚焦和相位补偿的QIMM板的想法。在角谱表示的基础上，给出了傍轴光束通过QIMM平板传输的描述形式。由于QIMM板中的负相速度，提出了傍轴高斯光束的逆Gouy相移和负瑞利长度。我们发现真空中的Gouy相移所引起的相位差可以用QIMM板中的逆Gouy相移所引起的相位差来补偿。只要满足一定的匹配条件，物面的光强分布和相位分布就可以在像面完全再现。我们的模拟结果表明，超透镜效应与亚波长的图像分辨率可以实现在QIMM板的形式。
2007-02-26 physics.optics
A gradient index metamaterial
超材料--具有定制电磁响应的人工结构材料--可以被设计成具有现有材料难以实现的特性。在这里，我们提出了一种结构化的超材料，基于导电开口环谐振器（SRR），它具有一个恒定的空间梯度的有效折射率。我们通过测量微波束在宽频率范围内的复合超材料的平板的偏转，实验证实了梯度。梯度折射率超材料代表了开发梯度折射率透镜和类似光学器件的替代方法，其可能是有利的，特别是在较高频率下。特别是，我们提出的梯度折射率材料可能适用于太赫兹应用，其中磁共振响应的SRR最近已被证明。
2004-07-13 physics.optics
Beam engineering for selective and enhanced coupling to multipolar resonances
亚波长谐振器中的多极电磁现象是超材料科学和技术的核心。在这封信中，我们展示了选择性和增强耦合到特定的多极共振通过光束工程。首先，我们推导出一种分析方法，用于确定球形纳米粒子（NP）的散射和吸收，仅取决于非均匀光束内的局部电磁场量。使用这种分析技术，我们展示了通过改变照明特性来大幅操纵球形NP的散射特性的能力，并展示了用常规照明无法访问的纵向四极模的激发。这项工作增强了对超材料中基本光-物质相互作用的理解，并为研究人员通过光束工程识别，量化和操纵多极光-物质相互作用奠定了基础。
2015-09-03 physics.optics
Launching and Controlling Gaussian Beams from Point Sources via Planar Transformation Media
基于在复变换光学（CTO）[1-5]的范例下规定的操作，最近在[5]中示出了复源点（CSP）可以由宇称-时间（$\mathcal{PT}$）变换介质来模拟。这种坐标变换对于虚部具有镜像对称性，并且导致平衡的损耗/增益超材料板。CSP产生高斯光束，因此，放置在这种超材料板的中心的点源产生远离板传播的高斯光束。在这里，我们将CTO分析扩展到[6]中提出的非对称复坐标变换，并验证了通过简单地使用（均匀）双各向异性增益介质超材料板，仍然可以模拟CSP并产生高斯光束。此外，我们还证明了放置在平板外{ \it}的点源也可以产生类高斯光束[6]。通过利用CTO提供的额外自由度（坐标变换的实部和虚部），可以放松对所得本构参数的实部的接近零的要求，以促进类高斯梁的潜在实现。我们说明了如何通过适当选择（复值）CTO雅可比元素来控制光束的峰值振幅和束腰位置等特性。特别地，通过允许雅可比矩阵中的负项（等效于引起负折射效应），束腰位置可以双向移动。然后根据随后的CSP位置解释这些结果。
2018-02-02 physics.optics
Coherent control of nanoscale light localization in metamaterial: creating and positioning a sub-wavelength energy hot-spot
在纳米尺度上精确控制和操纵光场是纳米光子学中最重要和最具挑战性的问题之一。由于光波长在更大的微尺度上，因此不可能为此目的采用常规聚焦。我们表明，在超材料系统中的离散超分子之间的强光诱导相互作用和相干单色连续光束与空间定制的相位分布可以用来制备亚波长尺度的能量本地化。可以在超材料领域中任意创建和定位像$λ/10$这样小的隔离良好的能量热点，为数据存储和成像应用提供新的机会。
2010-10-12 physics.optics
Controlling light-with-light without nonlinearity
根据惠更斯叠加原理，在线性介质中传播的光束将相互通过而不会相互干扰。事实上，人们普遍认为，用光控制光信号需要强激光场来促进非线性介质中的光束相互作用，其中叠加原理可以被打破。我们在这里证明，任意低强度的两个相干光束可以在纳米级厚度的超材料层上相互作用，使得一个光束调制另一个光束的强度。我们发现，光束的干涉可以消除光能量在超材料中的等离子体焦耳损失，或者相反，可以导致光的几乎全部吸收。这种现象的应用可能在于超快全光脉冲恢复器件、相干滤波器和太赫兹带宽逐光调制器。
2016-04-19 physics.optics
Interaction of electron beams with optical nanostructures and metamaterials: From coherent photon sources towards shaping the wave function
研究电子束与材料和光的相互作用已经是一个多世纪以来的研究领域。量子力学的兴起使这一领域在理论上得到了发展，电子显微镜和加速器的出现使这一领域在技术上得到了发展。如今，通过全息术、断层摄影术和最近的光子诱导近场电子显微镜等先进技术，可以从物质中的电子诱导激发中发现大量信息。问题是，是否可以以更有效的方式控制相互作用，以便通过执行具有更好的空间，时间和能量分辨率的实验来解决电子诱导极化的模式分解等重要问题。本文综述了在纳米尺度上控制电子和光相互作用的最新进展。将讨论电子与纳米结构和超材料相互作用的理论和数值方面，目的是了解电子与更复杂结构相互作用的辐射机制。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
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
Wave Energy Amplification in a Metamaterial based Traveling Wave Structure
我们考虑了在超材料存在下粒子束和传播的电磁波之间的相互作用。我们发现，引入超材料引起了一种新的色散曲线，它确定了一个独特的波粒关系，通过超材料的频率依赖性和超材料的新能力，同时表现出负介电常数和磁导率。使用Madey定理的修改形式，我们发现，新的色散的超材料导致放大的电磁波功率。
2010-03-28 physics.acc-ph physics.optics
Enhanced and directional single photon emission in hyperbolic metamaterials
我们提出了一种方法来增强和引导的自发发射从孤立的发射器嵌入双曲型超材料到单光子束。该方法依赖于双曲型超材料的集体等离子体布洛赫模式，该模式在称为量子共振锥的高度定向光束中传播。我们提出了一个泵浦方案，使用双曲型超材料的透明窗口，发生在拓扑转变附近。最后，我们解决的挑战，这些宽带谐振锥外耦合到真空中使用的介质靶心光栅。我们给出了一个详细的分析淬火和设计的超材料有一个巨大的Purcell因子在一个宽的带宽，尽管在金属的损失。我们的工作应该有助于激发实验中的宽带发射器，如氮空位中心的单光子源的发展。
2013-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Conical diffraction and the dispersion surface of hyperbolic metamaterials
双曲超材料是其中至少一个主介电常数为负的材料。我们描述的折射率表面，并由此产生的折射效应，双轴双曲超材料，与主介电常数$ε_1<0$，$0<ε_2\neqε_3$。在这种一般情况下，折射率表面的两个片相交形成圆锥奇点。我们推导出这些材料中圆锥折射的射线描述，并表明它在拓扑上和定量上不同于传统双轴材料中的圆锥折射。我们还发展了一个波动光学的描述，这使我们能够获得衍射图案形成的任意光束入射接近光轴。由此产生的图案缺乏圆对称性，因此与常规的正折射率材料中获得的图案有质的不同。
2014-07-04 physics.optics
Analysis of Bessel Beam Generation Using MetaMaterials in Photonic Integrated Circuits
本文通过理论分析和仿真，提出一种在硅波导上布置同心环超表面阵列的光子芯片设计，用于在光通信和太赫兹波段产生贝塞尔光束，实现了500 um无衍射范围和超过80%的辐射效率。
2024-06-09 physics.app-ph physics.optics
Designing Multi-functional Metamaterials
设计在不同电磁场上执行不同操作的无源结构的能力是许多技术的关键，从光束转向到光学计算。虽然已经开发了许多技术来优化结构，通过逆向设计实现特定的功能，但设计多功能材料仍然具有挑战性。提出了一种基于离散偶极子近似的半解析方法来设计多功能超材料。为了证明我们的方法的一般性，我们设计了一个设备，该设备在光学波长和光束到不同的方向取决于源偏振和设备，工作在微波波长和排序平面波的入射角。
2022-04-21 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
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
Ballistic charge transport in graphene and light propagation in periodic dielectric structures with metamaterials: a comparative study
我们探讨了含有左手材料的周期性层状介质的光学性质。这项研究是基于光在超材料中的传播和石墨烯中的电荷传输之间的几个类比。我们推导出这两个问题等价的条件，即，当相应的波函数重合时的方程和边界条件。我们发现，光子带隙结构的周期性系统交替的左手和右手的电介质板包含类似的狄拉克点在石墨烯中的带电准粒子的能谱中的圆锥奇点。这种奇异性的区域结构的无限系统引起相当不寻常的性质，在有限的样品中的光传输。在一个富有洞察力的数值实验（高斯光束通过正常和亚稳态的混合堆叠的传播）中，我们同时证明了四个狄拉克点引起的异常：（i）在禁止频率处强度的扩散样衰减，（ii）光束的聚焦和散焦，（iii）光束的横向位移的情况下，和（iv）Zitterbewegung效应的空间模拟。所有这些现象都发生在平均折射率为非零的介质中，并且可以通过改变样品的几何和电磁参数或光的频率和偏振来调谐。
2013-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous isotropy breaking for vortices in nonlinear left-handed metamaterials
研究左手非线性超材料中涡旋光束传播时的自发各向同性破缺，用 Landau-Ginzburg 有效场论解释 $Q$、$2Q$ 或 $3Q$ 边多边形图样的形成，并以圈修正准确预测数值结果。
2019-12-02 cond-mat.other physics.optics quant-ph
In-Situ Inverse Design of a Plasma Metamaterial Beam Steering Device
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
本研究通过原位贝叶斯优化设计等离子体超材料波束转向装置，实现高隔离度性能。
2026-01-21 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Modeling the directed transmission and reflection enhancements of the lasing spaser in active metamaterials
同时增强的反射率和透射率大于35分贝的激光spaser（或spasing）的行为，在一个有源渔网超材料证明。在模拟激光腔时，通过法布里-珀罗效应建立了折射率具有洛伦兹色散的等效有源平板来模拟超材料的激光腔。数值和理论结果表明，反射率和透射率的相等增强，以及非单调的增益系数的spasing强度的依赖关系，以及良好的协议。此外，还数值验证了该激光器的定向发射特性。
2009-12-11 physics.class-ph physics.optics
Gaussian, Hermite-Gaussian, and Laguerre-Gaussian beams: A primer
本文的目的是提出一个教学和自包含的概述高斯厄米和高斯拉盖尔激光束模式。用于推导这些模式的通常教科书方法是在傍轴近似内求解Helmoltz电磁波方程。在这里，提出了一种不同的技术：使用基本高斯模式的平面波表示作为种子函数，所有高阶光束模式通过与微分算子作用于该基本解而导出。即使是特殊的光束模式，最近推出的贝塞尔光束很容易在该框架内描述。
2004-10-04 physics.optics
Constructing various paraxial beams out of regular and modified Bessel-Gaussian modes
本文提出利用正则与修正贝塞尔-高斯模式，通过调节拓扑指标和伸缩参数并选取适当权重因子，系统构造出高斯光束、Kummer-Gaussian光束等多种已知及新型傍轴光束解。
2023-07-07 physics.optics
Propagation-invariant beams with quantum pendulum spectra: from Bessel beams to Gaussian beam-beams
利用量子力学单摆的本征函数描述了一类新的传播不变光束。这些光束，其频谱（限于一个圆圈）是双周期的马修功能的方位角，取决于一个场强参数。当参数为零时，钟摆光束是贝塞尔光束，当参数接近无穷大时，它们类似于横向传播的一维高斯波包（高斯光束-光束）。摆梁是在平方角动量算子和线性动量算子之间插值的算子的本征函数。分析揭示了与马蒂厄光束的联系，并深入了解傍轴近似。
2013-07-26 physics.optics
Complex variable function Gaussian beam in strongly nonlocal nonlinear media
在强非局域非线性介质（SNNM）中引入了一类新的空间复变函数高斯（CVF-Gaussian）光束，它是任意解析复变函数与高斯函数的乘积. CVF-高斯光束在传播过程中通常会旋转。通过选择光束的输入功率，我们可以得到CVF-高斯呼吸子或CVF-高斯孤子。结果表明，稳定的CVF高斯光束可以以不同的形式存在于SNNM中，包括旋转偶极子和旋转椭圆环。本文讨论了描述CVF-高斯光束横向分布的一个参量--分布因子。
2010-09-05 physics.optics
Non-integer OAM beam shifts of Hermite-Laguerre-Gaussian beams
本文研究了非整数轨道角动量（OAM）对OAM增强光束位移的影响，对于面内（Goos-H和平面外（Imbert-Fedorov）位移。与天真的期望相反，我们发现，从理论和实验上，非整数OAM光束移位之间的整数OAM光束移位不线性插值。
2013-07-24 physics.optics
Nonlinear unbalanced Bessel beams in the collapse of Gaussian beams arrested by nonlinear losses
高斯光束在自聚焦克尔介质中由于非线性损耗而发生坍缩，可能自发形成能量有限的准稳态非线性非平衡贝塞尔光束，该光束可以在几十个衍射长度上无明显畸变地传输，并且在光束功率急剧减小的情况下峰值强度无衰减。
2008-05-20 physics.optics
Axicon Gaussian Laser Beams
我们推导出轴棱锥高斯激光束的最简单形式，即，一个具有径向极化的电场。
2000-04-30 physics.optics
Super-Gaussian conical refraction beam
通过调节输入光束的环半径与束腰半径之比为0.445，利用锥形折射现象，将高斯光束变换为具有准平顶横截面的超高斯光束。我们讨论了超高斯光束的光束传输，并表明它有一个共焦参数的三倍大的一个将从高斯光束。用KGd（WO4）2双轴晶体进行的实验与理论预测吻合得很好。
2014-10-14 physics.optics
Goos-Hanchen shift for higher order Hermite-Gaussian beams
研究了厄米-高斯光束在两种介质界面上的反射。与拉盖尔-高斯光束不同，厄米-高斯光束在反射时没有明显的畸变。本文报道高阶厄米高斯光束在临界角附近的所有光斑的古斯-汉兴位移。偏离临界角的位移不明显。计算中忽略了空间有限的s偏振全三维矢量光束沿传播方向的纵向分量。我们简要地讨论了矢量高斯光束的傍轴近似的困难。
2010-11-17 physics.optics
Integral transformation solution of free-space cylindrical vector beams and prediction of modified-Bessel-Gaussian vector beams
给出了自由空间柱面矢量光束的统一描述，它是矢量亥姆霍兹方程和横截性条件的积分变换解。在这个解决方案中涉及的角谱的振幅2-形式可以任意选择。当两个元素之一时，我们到达横电或横磁束模式。在傍轴条件下，该解不仅包含了已知的$J_1$贝塞尔-高斯矢量光束和通过求解傍轴波动方程得到的轴对称拉盖尔-高斯矢量光束，而且预言了两种新的矢量光束，称为修正贝塞尔-高斯矢量光束。
2007-10-11 physics.optics
A non-resonant dielectric metamaterial for enhancement of thin-film solar cells
最近，我们提出了介电超材料，其由位于非晶薄膜太阳能电池顶部的亚微米介电球体阵列组成。我们已经从理论上表明，这种超材料可以减少反射，同时可以抑制通过光伏层的传输，因为它将入射平面波转换成一组聚焦光束。这一理论概念已得到有力的发展和实验证实，在本文件中。在这里，我们考虑的超材料的倾斜角照明，重新设计的太阳能电池，并提出了详细的实验研究的整个结构。与我们先前的理论研究相比，我们表明，我们的全向光捕获结构可能比等离子体增强化学气相沉积获得的优化平面涂层更好地工作。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gaussian Beam Collimation via Transformation Media
传统的高斯光束准直方法是通过扩大束腰来获得较小的发散角。最近的变换光学提供了一个非传统的途径来控制电磁场。本文证明了高斯光束可以通过变换介质在几个波长范围内变换为平面类波光束。通过有限元方法的设计细节和全波仿真结果。
2013-03-27 physics.optics
Envelope Dyadic Green's Function for Uniaxial Metamaterials
基于并矢格林函数（DGF）方法，提出了一种研究具有介电常数和磁导率两个并矢本构参数的色散各向异性介质中慢变振幅电磁场（EMFSVA）传播的方法.我们找到的矩阵元素的包络DGF单轴各向异性的超材料的形式主义。我们提出的EMFSVA包络的速度的关系，同意色散介质中的群速度的已知定义。我们考虑的例子传播的EMFSVA通过主动和被动媒体与洛伦兹和德鲁德型色散，展示光束聚焦在双曲介质和超光速传播的介质与反转人口。本文的结果适用于色散和耗散（或有源）各向异性异向介质中调制电磁场的传播和这种场的缓慢变化的振幅起伏。所开发的方法也可用于基于超材料的波导，滤波器和延迟线的分析。
2018-05-29 physics.app-ph physics.optics
Perfectly Matched Metamaterials
本文提出完美匹配超材料，用于实现宽带波束成形和模拟计算，通过各向异性单元格控制电磁场以实现空间滤波和信号预处理。
2025-11-26 physics.app-ph physics.optics
Biaxial Gaussian Beams, Hermite-Gaussian Beams, and Laguerre-Gaussian Vortex Beams in Isotropy-Broken Materials
本文基于射线-波倾斜与Fresnel波面曲率，发展了各向同性破缺介质中电磁场的近轴近似，提出并求解了新型双轴高斯光束及其高阶模式（厄米-高斯与拉盖尔-高斯涡旋光束），为研究此类介质中的光学角动量开辟了途径。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Digital Metasurface Based on Graphene: An Application to Beam Steering in Terahertz Plasmonic Antennas
超材料的二维对应物--超表面，由于其对电磁波的强大操控能力而引起了人们的极大关注。最近出现了各种各样的元表面，不仅展示了无数的功能，而且还展示了可重构的响应。此外，数字或编码元表面通过将设备描述为离散构建块状态的矩阵而彻底改变了该领域，从而与信息理论形成了清晰的平行关系，并开辟了对高级元表面进行建模、组合和（重新）编程的新方法。本文加入了可重构和数字的方法，并提出了一种超表面，利用石墨烯的可调谐性，在太赫兹频率进行光束转向。一个全面的设计方法，包括技术，单元设计，数字超材料合成，和可编程性方面。通过沿着超颖表面平面设置和动态调整相位梯度，所得到的设备实现了在所有实际方向上的波束转向。所提出的设计进行了研究，通过分析模型和数值验证，显示波束宽度和转向误差远低于10度和5%，在大多数情况下。最后，设计准则提取通过涉及元表面的大小和数量的单元格状态的可扩展性分析。
2020-12-20 cs.ET physics.app-ph physics.optics
