Sub-Wavelength Nonlinear Accelerating Beams
Physics Department and Solid State Institute, Technion（物理系与固体研究所，Technion）
该研究揭示光学非线性可让具有部分倏逝波谱的亚波长光束沿圆形轨迹无衰减传播，且这类光束是含Kerr或可饱和非线性的麦克斯韦方程组的精确解。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Accelerating Wave Packets in Curved Space
本文首次对弯曲空间中的加速光束进行了实验观测。更具体地说，我们证明，实验和理论上，保形加速光束在球面上传播：表现非测地线自相似演化的波动方程的封闭形式的解决方案。与平坦空间中的加速光束不同，这些波包由于干涉效应和空间曲率之间的相互作用而改变它们的加速轨迹，并且由于它们在其中传播的介质的空间曲率而周期性地聚焦和散焦。
2018-03-23 physics.optics
Airy beams and accelerating waves: An overview of recent advances
在过去的十几年里，加速波的领域取得了相当大的进展，不仅在基本原理和实验演示方面，而且在广泛的应用方面。从2007年提出并观测到的原型艾里束开始，在空间和/或时间的傍轴和非傍轴域中已经确定了新的加速波家族，并开发了不同的方法来随意控制它们的轨迹，振幅和束宽。加速光波表现出许多非常理想的属性。它们沿着弯曲或加速的轨道移动，同时对扰动具有弹性（自我修复），并且没有衍射。正是由于这些特定的特征，加速波已经被用于在定向、束聚焦、粒子操纵、生物医学成像、等离子体激元和材料处理等领域中的各种应用中。
2021-11-11 nlin.PS physics.optics
Temporal cloaking with accelerating wave packets
本文从理论上提出了一种基于加速波包的时域隐身方案。单色光波的一部分被赋予了不连续的非线性频率啁啾，因此当不同频率分量在色散存在下传播时，在时空中产生了两个相反的加速焦散。在这个双凸时间间隙内部的光强度可以忽略不计，因此隐藏了封闭的事件。与先前的时间掩蔽方案相比，其中光连续地传播通过具有相反色散的两种不同介质，加速波包在单个色散介质中连续地打开和关闭掩蔽的时间窗口。此外，双凸时间间隙可以被定制成任意形状，并且与它们的菱形对应物相比提供更大的强度抑制。
2014-06-17 physics.optics
Generation of Accelerating Waves in Smith-Purcell Radiation
Metasurface最近已经成为一个强大的平台，工程师在中尺度的自由电子辐射波包。在这里，我们提出，加速波可以产生时，移动的电子与双各向异性的元原子阵列相互作用。通过改变内禀耦合强度，我们得到了双各向异性亚原子的Smith-Purcell辐射的全振幅覆盖和0到π的相位切换.这种不寻常的性质导致艾里光束的产生，在传播过程中沿着抛物线轨迹移动。实验结果表明，通过Smith-Purcell辐射，设计的双各向异性超表面可以将开槽波导处的倏逝场耦合成加速波。我们的研究结果提供了一个替代路线走向自由电子激光衍射自由，自加速，和自我修复的光束特性。
2022-01-21 physics.app-ph physics.optics
Non-Paraxial Accelerating Beams
给出了麦克斯韦方程组的空间加速解。这样的非傍轴光束在圆形轨道上加速，从而推广了艾里光束的概念。对于TE和TM偏振，光束表现出亚波长特征的保形弯曲，并且主瓣的坡印廷矢量显示超过90度的转弯。我们证明了这些加速光束是自愈合的，分析了它们的性质，并与傍轴艾里光束进行了比较。最后，我们提出了一族新的周期加速光束，它可以从我们的解决方案。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Is there an accelerating nonspreading wave packet in the Schrödinger equation with higher even-order dispersions?
Khalifa University（哈利法大学）
该研究探讨高阶偶数阶色散薛定谔方程中加速非扩散波包的存在性，发现艾里型波包主瓣静止且整体扩散，答案可能是否定的。
2026-09-23 nlin.PS physics.optics
Finite-energy accelerating beam dynamics in wavelet-based representations
加速束是波包，它似乎在没有外力或外力的情况下自发地加速。自从他们第一次以艾里束的形式实现物理以来，他们已经在从光学到等离子体物理的各种平台上找到了应用。我们研究了由突变理论导出的有限能量加速光束的例子的动力学。我们使用一个马德隆变换的动量空间，结合小波变换分析，以证明光束的性质产生于一种特殊类型的消失的自干涉。我们确定的模式负责的波包的加速度，我们推导出一般的加速度高阶杯状体相关的光束。我们还演示了如何明亮的孤子产生的非线性艾里光束可以明确地检测使用小波变换。这种方法将允许更好地理解非平凡的波包动力学。
2020-05-07 cond-mat.quant-gas physics.optics
Interaction of a wave with an accelerating object and the equivalence principle
提出了加速物质效应的新观点。前面已经指出，这种效应本质上是光学的，并且包括改变通过加速移动的折射样品的波的频率。然而，从基于等效原理的简单考虑来看，将这种效应仅与折射现象联系起来的想法是不合理的狭窄，并且在任何加速运动的物体的散射过程中，波频率的变化应该不可避免地发生。这样的物体可以是基本散射体或发射窄带信号的任何装置。
2020-01-09 physics.gen-ph physics.optics
Accelerating and decelerating space-time optical wave packets in free space
尽管现在有过多的技术可用于控制光波包的群速度，但是用于产生群速度沿着传播轴可控地变化的加速或减速波包的选择非常少。在这里，我们表明，“时空”波包，其中每个波长与一个规定的空间带宽，使实现光学加速和减速在自由空间。赋予场精确的时空结构导致在自由空间中在$\sim20$ mm的距离上观察到的高达$\sim c$的群速度变化，这表示相对于X波和艾里脉冲至少$\sim4$数量级的提升。实现的加速是在原则上独立的初始群速度，我们已经验证了这种效果在亚光速和超光速制度。
2020-08-11 physics.optics physics.plasm-ph
Arbitrarily accelerating space-time wave packets
所有已知的沿其传播轴加速的光学波包的实现，例如色散介质中的艾里波包或波前调制的X波，都表现出恒定的加速度;也就是说，群速度随传播线性变化。在这里，我们合成的时空波包，在自由空间中旅行的任意轴向加速度配置文件，包括群速度的整数或分数指数的距离变化。此外，我们实现了一个复合的加速度剖面：波包首先从一个初始群速度加速到一个终端群速度，减速回到初始值，然后以固定的群速度传播。这些前所未见的光加速现象都是使用相同的实验装置产生的，该装置精确地塑造了波包的时空光谱结构。
2021-09-09 physics.optics
Airy wave packets accelerating in space-time
虽然衍射扩展是所有波现象的不可避免的特征，但某些波形可以获得传播不变性。一种较少探索的实现光学自相似传播的策略利用了在以相对论速度移动的参考系中观察时时空场结构的修改。对于这样一个观察者，它是预测，相关的洛伦兹助推可以带来停止轴向动力学的任意剖面的波包。这种现象在自加速光束（如艾里光束）的情况下尤其显著，其峰值在自由传播时通常经历横向位移。在这里，我们合成了一个无加速度的艾里波包，通过变形其时空频谱再现洛伦兹助推的影响，在直线上行进。轴向空间坐标和时间的作用被交换，导致“时间衍射”表现在传播的艾里波包框架中观察到的自加速。
2017-11-01 physics.optics
Self accelerating electron Airy beams
我们报道了自由电子艾里束的首次实验产生和观测。电子艾里束是由电子通过纳米级全息图的衍射产生的，该全息图在束的横向平面上压印了立方相位调制。我们观测了弧形自加速保形电子艾里束的空间演化动力学。我们直接观察到电子自我修复的能力，在通过障碍物后恢复其原始形状。这种电磁方法为操纵电子开辟了新的途径，就像它们的光子对应物一样，因为它们的波包可以印上任意形状或轨迹。此外，这些光束可以很容易地使用磁势或电势来操纵。还可以有效地自混合具有相反加速度符号的窄光束，从而获得新型的电子干涉仪。
2012-05-09 physics.optics
Tail-free self-accelerating solitons and vortices
保守系统中的自加速波，通常具有缓慢衰减的尾部，如艾里波，在量子和经典波动力学的研究中引起了极大的兴趣。它们通常出现在线性介质中，而非线性倾向于变形并最终破坏它们。我们证明，通过分析和数值方法，存在鲁棒的一维和二维研究了微波场修饰下的二分量玻色-爱因斯坦凝聚体模型中的一维和二维自加速无尾孤子和孤涡，微波场的磁分量介导了物质波成分之间的长程相互作用，其中考虑了物质波对MW场的反馈。特别地，自加速的2D孤子可以沿着坐标平面中的曲线轨迹移动。该系统还可以包括组件之间的自旋-轨道耦合，导致自加速的类似结果。如果包括接触立方非线性，则该效应持续存在。在具有热非线性的光学介质中，类似的机制可以产生一维和二维自加速孤子。
2019-01-08 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Nonparaxial accelerating Bessel-like beams
介绍了一类新的非傍轴加速光波。这些光束具有类似贝塞尔的轮廓，当波在自由空间中传播时，它们能够沿着相当任意的轨迹横向移动。这个概念扩展了我们以前提出的傍轴加速贝塞尔光束，包括亚波长波瓣和/或大轨迹角的光束。当入射平面上的相位被设计成使得干涉光锥沿着预定路径聚焦时，就会产生这种波。当这些光锥的角度固定时，光束在与其轨迹垂直的平面上具有无衍射贝塞尔轮廓，这可以被认为是非傍轴区域无衍射传播的广义定义。导致这些结果的分析程序是基于Rayleigh-Sommerfeld衍射的射线光学解释，并详细介绍了该分析程序。通过一系列的数值例子和各种轨迹的建议波的演变证明。
2013-10-08 physics.optics
3D inhomogeneous self-accelerating beams
我们提出并产生了一类新的结构光实现类量子相干态的基础上的一组圆形艾里涡旋模式。这种相干态波包具有强的径向和角向自加速度的焦点，这利用了更一般的三维非均匀速度控制，具有类似于星系运动学的多层旋转的全局空间对称性，称为星系波。星系波被赋予了新的自由度来控制3D结构光的强聚焦和加速，在光学捕获、制造和非线性光学中有着广泛的应用前景。
2022-03-24 physics.optics
Passage of neutrons through accelerating crystal and the acceleration effect
Joint Institute for Nuclear Research（杜布纳联合核研究所）；Moscow State University（莫斯科国立大学）
研究中子通过加速晶体时能量变化的机制，揭示其与多普勒频移差异的关系，结果与实验数据一致。
2025-11-26 physics.optics
High-power ultrafast radially and azimuthally polarized accelerating Airy beams and their particle-like lattice topologies
本研究理论结合实验探究径向与角向偏振的高功率超快矢量Airy光束，给出空间谱解析表达，用飞秒刻写纳米光栅制备几何相位元件实现光束生成，还发现其类粒子拓扑晶格结构。
2025-01-13 physics.optics
Generation of nonparaxial self-accelerating beams using pendant droplets
我们提出并证明了有效的产生和控制的非傍轴自加速光束通过使用UV树脂悬垂液滴。我们表明，由于表面张力和重力之间的相互作用形成的悬挂液滴的几何形状提供了一个自然的曲率，使非傍轴自加速光束的产生。通过简单地调整液滴所在的表面的倾斜角，通过的光束被设置为沿着不同的弯曲轨迹传播，弯曲成具有优于传统艾里光束的非衍射特征的大角度。这种自加速光束通过酵母细胞悬浮液中的散射光直接进行实验跟踪，以及广泛的光线跟踪和数值模拟。此外，通过实时修改未固化的悬垂树脂液滴的形状，我们展示了自加速光束的动态轨迹控制。我们的方案和实验方法可用于微流体射流和表面声波等其他波的基于液滴的成形。
2022-11-22 physics.optics
Parabolic-accelerating vector waves
复矢量光场由于其非均匀的横向偏振分布以及空间自由度和偏振自由度之间的不可分离耦合等奇异特性，近年来成为研究的热点。一般来说，矢量光束在自由空间中沿直线传播，只有艾里矢量涡旋光束是已知的例外。在这里，我们介绍了一个新的家庭的矢量光束，表现出新的属性，以前没有观察到，如他们的能力，自由加速沿抛物线轨迹。此外，它们的横向偏振分布仅包含以完全相同的角度取向但具有不同椭圆率的偏振态。我们预计，这些新的矢量光束可能不仅在光学操纵，显微镜或激光材料加工等领域的应用，但扩展到其他领域。
2021-05-22 physics.optics
Fresnel diffraction patterns as accelerating beams
我们证明了源自菲涅耳衍射图样的光束在自由空间中是自加速的。除了加速和自愈，它们还表现出抛物线减速特性，这与其他加速光束形成鲜明对比。我们发现菲涅耳傍轴加速光束的轨迹与非傍轴韦伯光束的轨迹相似。减速和加速区域由临界传播距离分开，在该距离处不存在加速度。在减速期间，菲涅耳衍射光束经历自平滑，其中衍射波的振荡逐渐聚焦并在临界距离处平滑。
2013-12-12 physics.optics
Reversible Wavefront Shaping Between Gaussian and Airy Beams By Mimicking Gravitational Field
在本文中，我们通过模拟引力场，实验证明了波前的可逆整形。构造了一种具有特殊折射率分布的梯度折射率微结构光波导，其有效折射率满足引力场分布。在波导中，入射的宽高斯光束首先被转换成加速光束，然后产生的加速光束逐渐变回高斯光束。为了验证我们的实验，我们进行了与实验结果一致的全波连续模拟。基于Landau方法建立了描述激光束演化的理论模型，表明加速光束在线性势趋于零的小范围内表现为Airy光束。据我们所知，这种可逆的波前整形技术以前还没有报道。
2018-01-22 physics.optics
Physics-informed neural networks and neural operators for a study of EUV electromagnetic wave diffraction from a lithography mask
Department of Radiophysics, University of Nizhny Novgorod（辐射物理系，尼日尼诺夫戈罗德大学）
本文提出混合波导神经算子WGNO，将波导方法中计算最昂贵的部分替换为神经网络，用于求解EUV光刻掩模衍射问题，在2D和3D掩模上实现最先进精度与推理速度。
2025-07-05 cs.AI cs.LG cs.NA
Radially Self-Accelerating Optical Pulses
我们将径向自加速光束的概念推广到光脉冲领域。特别是，我们展示了如何径向自加速光脉冲（RSAP）可以通过适当的叠加的X波，这是一个自然的扩展贝塞尔光束在脉冲域。此外，我们表明，虽然场旋转RSAP保持其自加速特性，强度旋转RSAP只具有伪自加速，因为它们的横向强度分布在传播过程中变形，由于其传播相关的角速度。
2018-11-28 physics.optics
Surface Plasmon Polaritons Excited By Electromagnetic Waves Under General Boundary Conditions
我们研究了单界面表面等离子体激元（SPPs）激发的电磁波下的一般电磁边界条件，允许非零的表面电荷和表面电流密度。在此基础上，我们导出了单界面表面等离子体的一般条件，并求解了表面等离子体受电磁波激发时的表面源分布和表面电磁波。
2014-09-15 physics.optics
Storage and retrieval of electromagnetic waves using electromagnetically induced transparency in a nonlinear metamaterial
我们研究的存储和检索的电磁波使用非线性超材料，类似于电磁感应透明（EIT）中观察到的原子系统。我们实验证明存储的电磁波通过减少一个辅助的“控制”波，然后通过恢复控制波释放存储的波。我们还证实了超材料可以存储和再现原始输入波的相位分布。这些效应证实了超材料和原子EIT介质之间的显著相似性。
2018-06-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Storage of electromagnetic waves in a metamaterial that mimics electromagnetically induced transparency
我们提出了一种方法，用于动态控制的超材料，模仿电磁感应透明（EIT）通过引入变容二极管操纵的超材料的结构对称性的属性。EIT性质的动态调制使得能够存储和检索电磁波。我们确认了电磁波被存储和释放，同时保持传播方向上的相位分布。
2013-04-17 physics.optics quant-ph
Improving accuracy of the numerical solution of Maxwell's equations by processing edge singularities of the electromagnetic field
本文提出了一种方法，通过考虑楔形结构几何边缘附近电磁场的影响，提高频域Maxwell方程数值解的精度，加速收敛。本文以解析模态法和谱元法为例，讨论了将奇异性处理纳入求解二维结构中麦克斯韦方程组的方法中的几种算法。在实验计算中，我们使用了衍射光栅，证明了这种方法的精度和收敛速度都有显著的提高。在所考虑的情况下，谱方法的增强收敛从代数指数或接近指数观察。计算了光栅的衍射效率，由于折射率的特殊值，传统的方法无法收敛。
2021-05-21 physics.comp-ph physics.optics
Three-dimensional nonparaxial accelerating beams from the transverse Whittaker integral
研究了由横向惠特克积分引起的三维非傍轴直线加速光束。它们包括不同的Mathieu，Weber和Fresnel光束。这些光束沿着半圆形的轨迹加速，具有几乎不变的无衍射形状。由Mathieu函数、Weber函数和Fresnel积分构成的角谱决定了加速光束的横向方向图。我们的结果不仅丰富了多维非傍轴加速光束的理解，但也显示其真正的应用潜力-由于马蒂厄和韦伯函数的有用性，菲涅耳积分在描述丰富的波动现象的性质。
2014-06-11 physics.optics
Accelerating field decay along nonlocal metasurfaces by suppressing the Norton wave
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）
本文提出通过非局部超材料抑制Norton波，实现电场和磁场衰减的加速，降低边缘衍射效应，推动紧凑天线系统发展。
2025-12-19 physics.app-ph physics.optics
Protecting and accelerating adiabatic passage with time-delayed pulse sequences
通过对Na $_2$中飞秒脉冲双光子电子吸收的数值模拟，我们发现：（1）通过延迟激光脉冲的时间，可以避免吸收产额中的特征饱和或倒空拉比振荡，（2）利用波包中的振动相干性，可以加速绝热过程的开始;以及iii）可以准备初始波包，以便利用宽带脉冲实现完全的状态选择转换。例如，这些发现可用于通过光生势实现超快绝热通过，并了解其内在的鲁棒性。
2016-03-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Remarks on Superluminal Propagation of an Electromagnetic Wave in Air
讨论了洛仑兹规范对麦克斯韦波解的约束意义。证明了最近关于电磁波超光速传播的主张是基于错误的基础。
2001-08-05 physics.gen-ph physics.optics
Electromagnetic signal propagation through lossy media via surface electromagnetic waves
本文建立了任意表面梯度介质中表面电磁波的理论，发现虚部主导的梯度介质中存在新型低损耗表面波解，并展示了从水下通信到紫外纳米光子学的应用。
2024-02-24 physics.class-ph physics.optics
Time-varying media, relativity, and the arrow of time
本文研究时变波动力学，提出加速波动方程并揭示其相对论性质，证明光在不同介质间动量守恒，并讨论其在时间之箭问题中的意义。
2023-04-17 gr-qc physics.class-ph physics.optics
