Realizing polarization conversion and unidirectional transmission by using a uniaxial crystal plate
我们发现，电磁波的偏振态可以很容易地使用一个单一的薄单轴晶体板操纵。通过对坐标系进行旋转变换和控制平板厚度，可以实现TE波和TM波在一个谱段内的完全偏振转换。我们表明，非对角元素的介电常数是极化转换的关键。我们的分析可以清楚地解释实验中发现的结果与超材料。最后，我们提出了一种简单的基于偏振转换和表面等离子激元激发的单向传输装置。
2017-03-01 physics.optics
Computational Kerr-Ellipsometry: Quantifying Broadband Optical Nonreciprocity of Magneto-Optic Materials
提出结合光谱椭偏测量和MOKE测量的计算克尔椭偏方法，利用梯度下降算法反演宽带复介电常数张量，为磁光材料光学非互易性表征提供简化的台式方案。
2024-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental demonstration of spectrally-broadband Huygens sources using low-index spheres
操纵结构介电介质中共振电和磁多极矩的激发已经解锁了许多复杂的电磁功能。本文介绍了宽带惠更斯光源的实验实现。这个惠更斯源由一个球形粒子组成，该粒子在GHz频率下的一个倍频程以上的谱带上表现出明确的前向散射图案，其中整个后半球的散射被抑制。研究了两种不同的低折射率微球，它们的介电常数不同。这使得它们为前向散射图案提供不同的形状。这种宽带特性的理论理解是基于低介电常数球体中谐振电和磁多极矩在振幅和相位上的近似相等。这是近似电磁对偶对称性的关键条件，电磁对偶对称性与球对称性一起抑制后向散射。有了这样的配置，即使磁性材料不可用，宽带惠更斯源也可以设计。本文提供了使用低折射率球设计宽带惠更斯源的指导方针，这对大量的应用可能是有价值的。
2019-01-26 physics.class-ph physics.optics
Anisotropic Metamaterials Emulated by Tapered Waveguides: Application to Optical Cloaking
我们证明，需要各向异性介电常数和磁导率的超材料设备可以通过专门设计的锥形波导来仿真。这种方法可实现低损耗、宽带性能。基于这种技术，我们展示了在可见光频率范围内的宽带电磁隐身，其尺度比波长大100倍。
2009-04-01 physics.optics
Machine-learning-assisted material and geometry characterization from Casimir force measurement
Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研究所）；Stanford University（斯坦福大学）
本文利用机器学习方法从Casimir力测量中推断纳米薄膜的厚度和介电常数，展示了量子真空波动作为宽带电磁源在材料表征中的应用潜力。
2026-04-17 physics.optics quant-ph
Discrete Huygens' Metasurface: Realizing Anomalous Reflection and Diffraction Mode Circulation with a Robust, Broadband and Simple Design
由亚波长单元组成的超颖表面通常需要大量的单元，这导致了复杂的设计和优化。元表面中的积极离散化可以显著减少一段时间内的单位单元的数量，从而导致对相位和/或表面阻抗覆盖的较低要求。此外，放大的单位单元在组合在一起时将遇到可忽略的相互耦合，因此使超表面设计的过程变得简单。这些优点结合起来允许设计一类新颖的超表面，其支持电磁（EM）波在宽带宽和操作角上的高效重定向。此外，积极离散化的超表面可以实现诸如衍射模式循环的功能，这些功能在其连续对应物中是不受支持的。本文提出了一种简单的透射超颖表面，它可以通过将入射角为-45，0，45 °的平面波分别折射成折射角为0，45，-45 °的平面波来实现衍射模循环。在28 GHz的设计频率下，每种反常折射的功率效率均大于80%，3 dB功率效率带宽为11%。制作了超颖表面并进行了测量，实验结果与模拟结果吻合较好。
2022-01-12 physics.app-ph physics.optics
Broadband Terahertz Modulators based on MEMS-Reconfigurable Mesh Filters
University of Michigan（密歇根大学）
本研究提出一类室温下具备电诱导抗磁切换能力的新型超表面，通过重构亚波长超分子结构调控磁响应，实现了具有创纪录高调制深度与带宽的太赫兹强度调制，为宽带太赫兹调制器研发提供了新方案。
2013-04-24 physics.optics
Rewritable Chirality of Metasurfaces with Permittivity-Asymmetric Flatband Quasi-Bound States in the Continuum
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Ludwig- Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）；National University of Science and Technology ‘MISIS’（国立科技大学 MISIS）；National Research Nuclear University ‘MEPhI’ (Moscow Engineering Physics Institute)（国立核研究大学 MEPhI（莫斯科工程物理学院））
通过选择性涂覆PMMA在硅双纳米棒单元上实现可重写的圆偏振平带态，并展示基于空间选择性涂覆的手性编码。
2026-05-29 physics.optics
Topographically anisotropic photonics for broadband integrated polarization diversity
综合极化接收机有可能成为新一代轻型、高性能遥感仪器。到目前为止，由于基本的设计限制，诸如偏振分束器的片上偏振选择器件甚至还没有接近必要的性能。在这里，我们提出，模拟和实验证明了一种方法，用于实现空间映射到集成光子电路的双折射，被认为是拓扑各向异性光子学。利用这种鲁棒性和宽容差的方法，可以构造具有强偏振相关模态特性和最小波长依赖性的器件。集成偏振分束器（PBS）实现了前所未有的性能：创纪录的0.52倍频程分数带宽（116 THz），最大插入损耗为1.4 +/- 0.8 dB，最小消光比为16 +/- 3 dB，将其推向宽带光谱和成像应用领域。此外，新型的光子结构，如偏振选择性波束抽头和偏振选择性微波谐振器的演示，使新的片上偏振接收器架构。
2017-02-19 physics.optics
Broadband Absorbers and Selective Emitters based on Plasmonic Brewster Metasurfaces
我们讨论了基于适当图案化的等离子体亚结构实现超宽带全向吸收器和角度选择性相干热发射器的可能性。而不是依赖于固有限制带宽的共振浓度效应，我们的设计基于两个固有的非共振效应的组合：等离子体布鲁斯特函数和绝热等离子体聚焦。通过这种方法，我们展示了跨越太赫兹，红外和光学频率的紧凑，宽带吸收和发射，非常适合各种能源和国防应用。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Whispering-gallery-mode barcode-based broadband sub-femtometer-resolution spectroscopy with an electro-optic frequency comb
光谱学是研究分子物理和实现生物化学传感的基本工具。然而，在宽带上实现亚飞秒分辨率光谱是具有挑战性的。本文通过将散斑图和电光频率梳（EOFC）相结合，实现了宽带高分辨光谱学。提出了一种基于回音壁模式（WGM）散斑（或WGM条形码）的新型波长计，用于将可调谐连续波（CW）激光器的频率与由超稳定激光器提供的光学基准相关联。从CW激光器产生的超细梳状线以亚飞秒分辨率对光谱进行采样。由于EOFC的中心光频率完全由WGM散斑波长计确定，因此通过执行顺序采集可以大大扩展测量带宽。这种方法充分利用了两个领域的优势，实现0.8-fm的分辨率与光纤激光器和80 nm的带宽与外腔二极管激光器。对超高Q腔和HCN气体吸收的光谱测量结果表明，该系统具有高分辨率和宽带宽的特点，具有广阔的应用前景。
2022-12-16 physics.optics
Barium Titanate and Lithium Niobate Permittivity and Pockels Coefficients from MHz to Sub-THz Frequencies
本文测量了LN和BTO在100 MHz至330 GHz的Pockels系数和介电常数，发现BTO电光特性大且具频率依赖性，并提出了设计平坦响应器件的方法，支持高速BTO器件设计。
2025-03-25 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Broadband telecom transparency of semiconductor-coated metal nanowires: more transparent than glass
提出了涂覆有高介电常数电介质的金属纳米线（NW）作为强烈减少导电NW的光散射的手段，使它们在电信中感兴趣的红外波长处透明。基于一个简单的，普遍的法律来自静电参数，我们找到适当的参数，以减少混合金属-电介质NW的散射效率由高达三个数量级相比，均匀的金属NW的散射效率。我们表明，金属@电介质结构是更强大的制造缺陷比类似的电介质@金属的。透明区域的带宽完全覆盖近红外电信范围。虽然这种效果在垂直入射和给定偏振下是最佳的，但严格的理论和数值计算表明，透明度对偏振和入射角的变化是鲁棒的，并且对于相对密集的周期性或随机排列也是如此。基于金属纳米线的大量应用可以受益于这种不可见性。
2013-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Systematic dispersion engineering of crystalline microresonators for broadband and coherent frequency comb generation
Keio University（庆应义塾大学）
通过超精密加工实现晶体微谐振器的色散控制，设计波导几何结构以优化微谐振器频率梳的光谱特性，实现高精度和抑制的空间模式相互作用，产生光滑耗散色散型孤子梳和超通信C波段的宽带频率梳。
2025-11-13 physics.app-ph physics.optics
Power-efficient ultra-broadband soliton microcombs in resonantly-coupled microresonators
该研究提出谐振耦合概念降低孤子微梳泵浦功耗，实现高功率梳光谱跨度三倍提升与倍频程操作重复频率十倍降低，突破光子集成泵浦功率瓶颈。
2025-07-16 physics.optics
Broadband directional invisibility
本文将满足空间 Kramers-Kronig 关系的单向宽带隐身推广到二维、三维标量波及三维电磁波，给出势与介质张量实现有限频段完美定向隐身的充分条件。
2023-11-04 math.AP physics.class-ph physics.optics
Fundamentals and Applications of Time-varying Media: A Review
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Southeast University（东南大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Shanghai Radio Equipment Research Institute（上海无线电设备研究所）
本文综述了时变介质的原理与应用，探讨其 modulation schemes 及物理原理，总结了电磁与光子系统中的最新进展与挑战。
2026-04-17 physics.optics
Broadband tunable transmission non-reciprocity in thermal atoms dominated by two-photon transitions
本文提出利用热原子双光子近共振跃迁消除单光子远失谐跃迁，通过减小多普勒展宽并实现四光子跃迁无多普勒，实现宽带可调传输非互易性，隔离比超20 dB，带宽可超200 MHz甚至达1.4 GHz。
2024-02-09 physics.optics quant-ph
Topological Diagnosis of Optical Composites via Inversion of Nonlinear Dielectric Mixing Rules
Wesleyan University（卫斯理安大学）
本文提出了一种逆向重建框架，通过非线性介电混合规则的逆向分析，实现对光学复合材料微结构拓扑的非破坏性诊断。
2026-03-02 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Tunable spectral correlations of highly multimode visible light via broadband quantum frequency conversion
Cornell University（康奈尔大学）；NTT Research, Inc.（NTT研究所）；Yale University（耶鲁大学）
本文提出利用超短脉冲泵浦的光学参量放大器和绝热频率转换，在超过45 THz带宽内实现并测量了超过400个频率模的可见光压缩态，展示了以少量硬件资源生成和操控部分可编程多模量子态的方法。
2026-10-07 physics.optics quant-ph
Observation of Temporal Reflections and Broadband Frequency Translations at Photonic Time-Interfaces
本文报告了在开关传输线超材料中观测到的光子时间反射与宽带频率平移，通过同步开关阵列突变改变有效电容，并利用双时间界面实现了 Fabry-Perot 腔的时间对应物，为时间超材料与极端光子调控奠定基础。
2022-11-04 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Terahertz metamaterials for linear polarization conversion and anomalous refraction
极化是电磁波的基本特性之一，在信号传输和灵敏测量中传递着有价值的信息。用于先进偏振控制的传统方法对材料性能提出了苛刻的要求，并且仅获得有限的性能。在这里，我们展示了基于超材料的超宽带、高效的太赫兹偏振转换器，它能够将线性偏振态旋转成正交偏振态。基于这些结果，我们创建能够实现近乎完美的反常折射的超材料结构。我们的工作为创造高性能光子器件开辟了新的机会，并使新兴的超材料功能应用于技术上困难的太赫兹频率制度。
2013-08-14 physics.optics
Broadband electro-optic frequency comb generation in an integrated microring resonator
光学频率梳由等间隔的离散光学频率分量组成，并且是光学通信以及精密计量、定时和光谱学的基本工具。迄今为止，宽跨距梳齿最常由锁模激光器或具有三阶克尔非线性的色散工程谐振器产生。另一种梳产生方法在具有强二阶非线性的谐振器中使用电光（EO）相位调制，从而产生具有优异稳定性和可控性的梳。然而，以前的EO梳，已被限制为窄宽度的弱EO相互作用强度和缺乏在自由空间系统中的色散工程。在这项工作中，我们克服了这些限制，实现了一个集成的EO梳发生器在薄膜锂离子酸盐光子平台，具有大的电光响应，超低的光损耗和高度共定位的微波和光场，同时使色散工程。我们测得的EO频率梳跨越超过整个电信L波段（超过900梳线间隔约10 GHz），我们表明，未来的色散工程可以实现倍频程跨越梳。此外，我们证明了我们的梳状发生器的调制频率失谐的高容忍度，与频率间隔精细控制超过7个数量级（10 Hz至100 MHz），并利用这一功能，在一个单一的谐振器产生双频梳。我们的研究结果表明，集成电光梳发生器，能够产生宽而稳定的梳状光谱，是一个强大的补充，集成克尔梳，使应用范围从光谱学到光通信。
2018-09-23 physics.app-ph physics.optics
A Radio Frequency Channelizer based on Cascaded Integrated Micro-ring Resonator Optical Comb Sources and Filters
报道了一种基于集成光频克尔微梳源的宽带射频信道化器，其射频信道化带宽为90 GHz，射频频谱切片分辨率为1.04 GHz，并通过实验验证了其射频性能可达19 GHz。这种实现RF信道器的方法为微波信号检测的广泛应用提供了降低的复杂性、尺寸和潜在成本。
2018-04-24 physics.app-ph physics.optics
Exactness of the first Born approximation in electromagnetic scattering
本文研究了三维各向异性静止线性介质对平面电磁波的散射问题，提出了一个关于介质电容率和磁导率张量的条件，使得当入射波数k不超过预设值α时，第一玻恩近似能给出散射波的精确表达式，并证明了在k≤α/2时介质具有全向宽带隐身特性。
2024-01-15 math-ph math.MP physics.optics
Polarization-entangled quantum frequency comb from a silicon nitride microring resonator
该研究首次实现基于氮化硅微环谐振器与萨格纳克干涉仪的宽带偏振纠缠量子频率梳，提供22对高保真度纠缠光子对，覆盖电信C波段，为量子网络应用铺路。
2024-04-18 physics.optics quant-ph
Broadband quasistatic passive cloaking: bounds and limitations in the near-field regime
Aix Marseille Univ, CNRS, Centrale Med, Institut Fresnel（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，中央马赛学院，费斯尼尔研究所）；Department of Mathematics, University of Utah（犹他大学数学系）；Florida Institute of Technology（佛罗里达理工学院）
本文研究了在准静态 regime 中，使用被动隐身装置使介电包含物在有限频率区间内对观察者不可见的可行性，并通过DtN映射的定量界限分析了隐身的物理限制。
2026-01-05 math-ph math.AP math.CV
