Giant dielectric anisotropy via homogenization
两种各向同性介电材料的随机混合物，一种由相对介电常数为$ε_a$的定向球状颗粒组成，另一种由相对介电常数为$ε_b$的定向球状颗粒组成，被认为是在长波长范围内。使用Bruggeman均匀化形式主义估计得到的均匀化复合材料（HCM）的介电常数并矢。HCM是一个正交双轴材料，如果两个人口的球体的对称轴是相互垂直的，和一个单轴材料，如果这两个轴是相互对齐。HCM的各向异性的程度，作为衡量的HCM的介电常数并矢的本征值的比率，增加的组成颗粒的形状变得更加偏心。最大程度的HCM各向异性实现的限制情况下，其中的组成颗粒的形状为针或盘。在这些情况下，HCM各向异性的显式公式来自并矢Bruggeman方程。使用这些公式，发现对于$ε_b > ε_a$，在体积分数和$ε_a$的固定值下，HCM各向异性的程度与$\sqrt{ε_b}$或$ε_b$成比例。因此，原则上，对可以通过均匀化获得的各向异性程度没有限制。实际上，各向异性的程度将受到$ε_b$（和/或$ε_a$）的可用值的限制。
2014-05-06 physics.optics
Electrodynamics of Conductive Oxides: Intensity-dependent anisotropy, reconstruction of the effective dielectric constant, and harmonic generation
研究了线性和非线性两种情况下电磁脉冲在氧化铟锡纳米薄膜中的传播。我们使用的本构关系来重建介质的有效介电常数，并表明，非局部效应诱导额外的吸收共振和各向异性介电响应：纵向和横向的有效介电函数沿传播方向调制不同，并显示不同的ε-近零交叉点的差异，随着强度的增加而增加。我们预测，热载流子诱导的等离子体频率的动态红移和相应的翻译的有效的非线性色散曲线，可用于预测和量化的非线性折射率的变化作为入射激光峰值功率密度的函数。我们的研究结果表明，大的，非线性折射率的变化可以发生，而不需要ε近零模式耦合等离子体共振器。在足够大的激光脉冲强度，我们预测的光学双稳态的发病，而额外的泵浦吸收共振，所产生的纵向振荡的自由电子气体的存在让位于相应的共振在第二和第三谐波光谱。一个真实的传播模型是解开在动力学中起着基础作用的基本物理机制的关键。
2020-03-02 physics.optics
Elusive pure anapole excitation in homogenous spherical nanoparticles with radial anisotropy
对于具有入射平面波的均匀各向同性电介质纳米球，笛卡尔电偶极子和环形偶极子可以被调谐以在远场散射方面彼此抵消，从而导致有效的阳极激发。然而，与此同时，其他多极子，如磁偶极子具有可比的散射功率被激发，与阳极混合，并导致不可忽略的总散射截面。在这里，我们表明，对于均匀的介电纳米球，径向各向异性可以用来显着抑制其他多极激发，这在同一时间不妥协的笛卡尔电偶极子和环形偶极子之间的完整的散射cancallation的属性。这使得在径向各向异性的电介质纳米球中实现了难以捉摸的纯阳极激发，这可能为许多与散射相关的基础研究和应用提供新的思路。
2015-09-01 physics.optics
Observation of Optical Solitons and Abnormal Modulation Instability in Liquid Crystals with Negative Dielectric Anisotropy
本文从理论和实验上研究了在外加电压作用下，具有负介电各向异性的垂直排列在$80μm$厚度平面盒中的液晶中光束的传输。预测了液晶的非局域非线性经历一个负非线性折射率系数的振荡响应函数。我们发现，振荡的非局域非线性可以支持稳定的亮孤子，这在实验中观察到。在一定的空间频率下，当增益系数为无穷大时，会出现反常的调制不稳定性，而不依赖于光束强度。在很低的光强（$0.26W/cm^2$）下观察到液晶的调制不稳定性，当光束功率变化2-3个数量级时，最大增益频率保持不变。
2015-03-06 nlin.PS physics.optics
Microsecond electro-optic switching of nematic liquid crystals with giant dielectric anisotropy
当施加的电场改变有序度但不改变分子取向方向时，向列型液晶表现出快速的光学响应。该效应需要相对高的电场，对于0.01的场致双折射变化，约为10^8 V/m。为了解决这个有害的问题，这项工作探讨了电致修改的序参量的材料具有巨大的介电各向异性+200。一个相对较弱的磁场（3 × 10^7 V/m）会导致双折射的显著变化，约为0.04。开关时间均为~10微秒。这种效应被称为微秒电修正序参量（MEMOP），可用于电光器件，如快速电光快门、相位调制器和需要微秒响应时间的光束转向器。
2019-07-24 cond-mat.soft physics.app-ph physics.optics
Nonlinear anisotropic dielectric metasurfaces for ultrafast nanophotonics
我们报告了各向异性纳米块非晶硅颗粒的宽带瞬态光学响应，表现出米氏型共振。一个定量模型的开发，以确定和解开的三个物理过程，管理的超快变化的nanobrick的光学性能，即双光子吸收，自由载流子弛豫，晶格加热。我们揭示了一组操作窗口，其中超快的全光调制的传输实现与完全归零在20 ps。这是可能的，由于竞争的非线性过程之间的相互作用，尽管缓慢（纳秒）的内部晶格动力学。所观察到的超快开关行为可以独立地设计为两个或正交偏振使用纳米块的大各向异性，从而允许超快各向异性控制。我们的研究结果明确确定了全介电共振纳米光子学作为超快光学器件平台的潜力，并揭示了超快偏振复用显示器和偏振旋转器的可能性。
2017-06-02 physics.optics
Anisotropy of Laser-Induced Bulk Damage of Single Crystals
实验研究了LiNbO_3和KDP电介质单晶的激光损伤特性。结果表明，介质晶体中激光损伤的形状取决于晶体的弹性对称性和激光束的传播方向。当光束沿晶体光轴传播时，LiNbO_3晶体的激光损伤图形为六光路星，KDP晶体的激光损伤图形为四光路星。在KDP晶体中，平行于X轴和Y轴方向的损伤初始为十字形，在损伤演化过程中，Z向裂纹进一步分裂为两条裂纹，导致由正交型损伤向六角型损伤转变。
2007-09-01 physics.optics
Bulk ReSe2: record high refractive index and biaxially anisotropic material for all-dielectric nanophotonics
我们发现，散装的二硒化铼，ReSe 2的特点是记录高值的折射率超过5在近红外频率范围内。我们使用后焦平面反射光谱提取ReSe2介电常数张量的组成部分，并揭示其极端的双轴各向异性。我们还证明了实验数据和密度泛函理论的预测之间的良好协议。ReSe2的大折射率和巨大的光学各向异性的组合使得ReSe2成为近红外频率范围内全介电纳米光子学的前景材料。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electro-optic switching of dielectrically negative nematic through nanosecond electric modification of order parameter (NEMOP)
我们目前的实验研究纳秒电修改的序参量（NEMOP）在各种负介电各向异性的介电材料。该研究表明，NEMOP能够实现大幅度的快速（纳秒）电光响应，场致双折射的数量级为0.01，品质因数（FoM）的数量级为$10^4$ $μ$ m $^2/$ s;后者的数量级高于传统上用于电光MEMS器件的弗雷德里克效应的FoM。NEMOP响应的幅度通常在具有较大介电各向异性和较高自然（无场）双折射的向列相中更强。
2014-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Nanosecond electro-optics of nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy
我们研究了纳秒电光响应中的一个几何形状，其中所施加的电场$\textbf{E}$修改张量序参量但不改变光轴（导演$\hat{\textbf{N}}$）的取向的液晶。我们使用具有负介电各向异性的晶体，电场垂直于$\hat{\textbf{N}}$施加。场改变介电张量在光学频率（光学张量），由于以下机制：（a）纳秒创建的双轴取向顺序;（b）单轴修改的取向顺序发生在几十纳秒的时间尺度，和（c）淬火的指向矢波动与宽范围的特征时间高达毫秒。我们开发了一个模型来描述所有三种机制的动态。我们设计的实验条件，选择性地抑制的贡献，从波动淬火（c）和双轴顺序效应（a），从而分离的电光响应中的三种机制的贡献。结果表明，该模型能较好地拟合实验数据。该分析提供了液晶如何在纳秒的时间尺度上对强电场做出响应的详细物理图像。这一工作为目前研究双轴取向相提供了有益的指导。也就是说，双轴磁化率的温度依赖性允许人们估计潜在的单轴到双轴相变的温度。波动猝灭的分析表明，在纳秒的时间尺度上，经典模型与恒定的粘弹性材料参数可能达到其有效性的极限。序参量的纳秒电修正效应（NEMOP）可用于需要实现光学特性的超快（纳秒）变化的应用中。
2014-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
In-plane anisotropy in biaxial ReS2 crystals probed by nano-optical imaging of waveguide modes
近场成像已成为范德瓦尔斯晶体介电函数的可靠探针。原则上，分析亚波长波导模式（WM）的传播模式允许提取完整的介电张量。然而，以前的研究大多局限于高对称性材料或窄带探测。在这里，我们解决了平面内各向异性的WM在薄硫化铼（ReS 2）晶体在很宽的近红外频率范围。通过追踪这些模式的演化作为晶体学方向，极化的电场和样品厚度的函数，我们已经确定了各向异性介电张量，包括难以捉摸的面外响应。在~1.5 eV处的激子吸收表现为WM色散中的明显回弯特征和品质因数的降低，如数值计算所完全支持的。我们的研究结果扩展了近场显微镜对双轴各向异性的灵敏度，并提供了关键的见解ReS 2的光电性能。
2023-02-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dielectric permittivity tensor dynamics of in-plane hyperbolic van der Waals MoOCl2 and emergent chiral photonic applications
Yerevan State University（埃里温国立大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究揭示了二维范德瓦尔斯MoOCl2的介电极化率张量动力学，展示了其在超双曲和手性纳米光子学应用中的潜力。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spectral Anisotropy in Transition Radiation from Biaxial Media
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Heriot–Watt University（赫瑞-瓦特大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
该研究通过实验观测双轴范德华晶体的光谱各向异性跃迁辐射，建立薄膜跃迁辐射模型重现实验结果，证实跃迁辐射可灵敏探测双轴介质的轴依赖介电响应，为相关领域提供新自由度。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Crystal Optical Properties of Inhomogeneous Plates and the Problems of Polarization Tomography of Photoelastic Materials
利用Jones矩阵方法，分析了由一堆弱双折射板组成的非均匀材料的晶体光学性质，并与光弹性介质中三维介电张量场偏振层析所采用的胞元模型相联系。结果表明，在一般的材料表现出“表观”的光学回转所造成的不同取向的板。在弱光学各向异性的情况下，确定了极化参数和介电张量分量之间的关系。
2007-09-01 physics.optics
Giant optical anisotropy and visible-frequency epsilon-near-zero in hyperbolic van der Waals MoOCl2
Emerging Technologies Research Center, XPANCEO（新兴技术研究中心，XPANCEO）；Department of Inorganic Chemistry, University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化学技术大学无机化学系）；National Graphene Institute (NGI), University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）
该研究通过实验确定了超双曲vdW MoOCl2的完整介电张量，揭示其在可见光频的ε近零条件及超大双折射特性，为超双曲和ENZ材料提供了基准参数。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Application of Bruggeman and Maxwell Garnett homogenization formalisms to random composite materials containing dimers
研究了由三种各向同性介电材料组成的复合材料的均匀化。组分材料随机分布为球形颗粒，其中两种组分材料的颗粒偶联形成二聚体。在准静电近似下，提出了均匀化复合材料（HCM）介电常数并矢的Bruggeman和Maxwell Garnett公式。随机取向和相同取向的二聚体都被容纳;在前者的情况下，HCM是各向同性的，而在后者的情况下，HCM是单轴的。含有介电-介电二聚体的复合材料的代表性数值结果表明，由Bruggeman和Maxwell Garnett形式主义提供的估计之间的密切一致。对于含有金属-介电二聚体的复合材料，具有中等程度的耗散，两种形式主义的估计是在广泛的协议，只要二聚体的体积分数是相对较低的。在一般情况下，内二聚体耦合的HCM介电常数的估计的影响是相对温和的，但并非微不足道，这些影响被加剧的各向异性时，所有的二聚体是相同的取向。
2015-02-16 physics.optics
Temporal Interface in Dispersive Hyperbolic Media
本文研究单色平面波在介质快速变为金属-介电双层堆叠形成的双曲色散介质时的时间界面效应，发现原始频率转换为三对频率并产生三组前向与后向波，通过解析与数值模拟给出了波幅和 Poynting 矢量。
2025-02-12 physics.app-ph physics.optics
Dispersion Characteristics of a Glide-Symmetric Square Patch Metamaterial with Giant Anisotropy
本文研究滑移对称方形贴片超材料的色散特性，提出单轴有效介质电磁张量理论公式，并通过理论分析与数值模拟验证，在低频及特定高频方向吻合良好，便于基于几何参数预测电磁响应。
2025-08-08 physics.class-ph physics.comp-ph physics.optics
Enhanced nanosecond electro-optic effect in isotropic and nematic phases of dielectrically negative nematics doped by strongly polar additive
电场可以诱导或改变液晶（LC）的各向同性相和双折射相中的光学双折射。在各向同性相位中，电场引起双折射，其中光轴沿着场。这种现象被称为克尔效应。克尔效应的模拟是通过纳秒级的序参量电修正（NEMOP）来改变现有的双折射，而不需要光轴的重新对准。这两种效应在实际应用中的效用受到由场引起的相对弱的双折射的挑战。我们通过向介晶材料中加入具有大横向偶极矩的非介晶添加剂2，3-二氰基-4-戊氧基苯基4 '-戊氧基苯甲酸酯（DPP）来解决这个问题，以增强它们的负介电各向异性。DPP掺杂大大增加了NEMOP和克尔效应中的场致双折射，高达0.02。掺杂也会减慢开关过程，但如果需要，这种影响可以通过提高工作温度来补偿。通过非介晶掺杂剂的场致双折射的增强为纳秒电光效应的实际应用铺平了道路。
2018-01-12 cond-mat.soft physics.optics
Electrically actuated varifocal lens based on liquid-crystal-embedded dielectric metasurfaces
本文提出一种基于液晶嵌入半导体超表面的超薄电控变焦透镜，通过电压调控液晶各向异性改变超原子相位响应，实现连续变焦和双焦切换，为紧凑型变焦成像提供新方案。
2021-01-22 physics.app-ph physics.optics
