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
Dynamically controllable, homogeneous, anisotropic metamaterials with simultaneous attenuation and amplification
经典电磁理论允许在特定频率下既不完全耗散也不完全活跃的各向异性均匀超材料。完善的均匀化形式主义表明，这种超材料可以很简单地实现为至少两种不同的各向同性介电材料的电小（可能是纳米级）球状颗粒的随机混合物，其中一种必须是耗散的，但另一种是有源的。这种超材料的介电性能受组成材料的体积分数、空间分布、颗粒形状和尺寸以及相对介电系数的影响。具有更复杂的线性和非线性本构特性的类似超材料是可能的。例如通过受激拉曼散射对活性组分材料的动态控制提供了对超材料的动态控制。
2015-10-30 physics.optics
Omnidirectional total transmission at the interface associated with an anisotropic dielectric-magnetic metamaterial
基于Ewald-Oseen消光定理，研究了波从真空入射到各向异性介质-磁性材料中的全透射问题。结果表明，全向全透射不需要限制在与传统的各向异性介质的界面。近年来，一种新型的各向异性介磁材料的出现，使全向全透射成为可能。研究发现，全向全透射的内在物理基础是电磁响应的集体贡献。
2006-07-30 physics.optics
Negative-index bi-anisotropic photonic metamaterial fabricated by direct laser writing and silver shadow evaporation
我们提出了一种新的负折射率超材料的蓝图。这种结构是通过三维双光子激光直写和银影蒸发制备的。测量的线性光谱与理论的比较显示出良好的一致性，并揭示了在约3.85微米波长处折射率的负实部-尽管超材料结构由于沿其表面法线缺乏反转对称性而具有双各向异性。
2008-09-12 physics.optics
Anisotropic Metamaterial Optical Fibers
内部物理结构可以极大地改变波导的特性：光子晶体光纤能够通过周期性孔阵列的布拉格散射将光限制在中空空气芯内，而用于微波的超材料加载波导可以支持远低于截止频率的传播。组装成圆柱对称几何形状的各向异性超材料构成了支持新型奇异模式的光导结构。阳极化纳米多孔氧化铝的微管（具有从内壁向外表面径向发散的纳米孔）是这种各向异性超材料光纤的表现。当填充有等离子体金属（诸如银或金）时，纳米孔极大地增加了电磁各向异性。各向异性圆波导中的模式解可以是不常见的虚阶贝塞尔函数。
2017-01-25 physics.optics
Dynamically tunable metamaterial analogue of electromagnetically induced transparency with graphene in the terahertz regime
提出了一种在太赫兹波段实现动态可调谐电磁感应透明（EIT）模拟的新机制。通过将电可控单层石墨烯置于暗谐振器下方，可以通过改变石墨烯的费米能级来基本上调制金属基超材料中的EIT谐振的幅度。振幅调制可以归因于由导电石墨烯的复合效应引起的暗模式的阻尼率的变化。该工作为实现可调谐慢光效应提供了一种新的途径，在太赫兹无线通信中具有潜在的应用价值。
2017-12-15 physics.optics
Simultaneous slow phase and group velocities of light in an anisotropic metamaterial
从理论上研究了各向异性超材料中的超低相速和群速效应。双曲型色散关系导致了超慢相位传播。而慢群速度的内在物理基础是频率和空间色散的集体操作。我们发现，高斯波包表现出同时慢相速度和群速度依赖于入射角和主轴角的选择。可以构造各向异性的超材料板，并可以通过实验测量超低的相速度和群速度。
2006-09-08 physics.optics
Stopping light by an air waveguide with anisotropic metamaterial cladding
本文详细研究了具有空气芯和各向异性超材料包层的平板波导中的振荡模式。结果表明，在特定的介质结构下，这种空气波导可以支持慢波甚至停止的电磁波。我们提出了一个线性抽头波导结构，可以导致传播光完全停止。基于时域有限差分法的全波仿真结果验证了理论分析和所提出的波导。
2009-01-07 physics.optics
Scattering-free plasmonic optics with anisotropic metamaterials
我们开发了一种方法来利用各向异性超材料来解决现代等离子体的基本问题之一-表面波到自由空间模式的寄生散射，开辟了真正的二维等离子体光学的道路。我们说明了等离子体折射器和等离子体晶体的例子上开发的形式主义，并讨论了开发的技术的局限性和其可能的应用，传感和成像结构，高性能模式耦合器，光学隐身结构，和动态可重构的电等离子体电路。
2008-02-04 physics.optics
Ultra-broadband Light Absorption by a Sawtooth Anisotropic Metamaterial Slab
提出了一种由锯齿形各向异性超材料制成的超宽带薄膜红外吸收体。在很宽的频率范围内，在法向入射下的吸收率高于95%，其中半峰处的全吸收宽度约为86%。这种特性在很宽的入射角范围内也能很好地保持。较短波长的光在较小宽度的锯齿的上部被收集，而较长波长的光在较大齿宽度的下部被捕获。这一现象可以用各向异性异向介质波导中的慢光模来解释。本研究可应用于光电元件及热发射器的设计。
2011-11-23 physics.optics
Closed-form expressions for effective constitutive parameters and electro/magneto-strictive tensors for bi-anisotropic metamaterials and their use in optical force density calculations
利用多重散射技术，我们推导出了二维双各向异性异向介质的有效本构参数和电/磁致伸缩张量分量的封闭表达式。利用虚功原理，我们得到了电磁应力张量，它可以用来计算这种介质中的光学力密度。对全波数值模拟的解析表达式进行了测试。我们的有效介质理论是必不可少的双各向异性复合材料的光学和光机械性能提供一个完整的宏观描述。
2017-11-29 physics.optics
Strong Purcell effect in anisotropic $\varepsilon$-near-zero metamaterials
从理论上证明了$\varepsilon$ --具有椭圆等距面的近零超各向异性单轴异向介质中的强Purcell效应。与双曲型超材料相反，这种效应不依赖于发散态密度和倏逝波。结果，辐射衰减率和远场发射功率都得到增强。这种效应可以在周期性层状金属-电介质纳米结构中实现，该结构具有包含两个不同金属层的复杂单元电池。
2014-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effective chiral response of anisotropic multilayered metamaterials
本文研究了各向异性多层超材料因反演对称性破缺产生的有效手性响应，推导了正入射和斜入射下的有效手性张量，并确定了使手性响应最大化的层排列方式。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exotic leaky wave radiation from anisotropic epsilon near zero metamaterials
研究了双轴亚波长超材料的电磁波发射。对于可调各向异性结构，表现出沿给定的轴消失的介电响应，我们发现显着的变化与泄漏波辐射的发射能量的发射角。我们写封闭形式的能量传输速度和相应的辐射角$ϕ$的表达式，定义的辐射发射锥，都作为频率的函数，材料和几何参数。全波模拟证实了在这些结构中可以实现的广泛的方向性。
2011-05-04 physics.optics
Metamaterial analogue of Ising model
微观粒子之间的相互作用一直是一个迷人的和有趣的科学领域。直接询问这种相互作用往往是困难的或不可能的。结构化电磁系统提供了一个丰富的工具包，用于模拟和再现控制微观相互作用的关键动力学，从而提供了一种探索和解释微观现象的途径。特别是，超材料提供了人工定制光-物质耦合和控制超材料阵列中单元之间相互作用的自由。在这里，我们展示了一种太赫兹超材料，它通过超材料阵列内的复杂电磁多极相互作用来模仿2D晶格中微观粒子的自旋相关相互作用。Fano共振的特点是不同的模式属性，由于强最近邻相互作用进行了讨论，绘制平行的二维伊辛模型。有趣的是，超精细Fano分裂光谱观察到操纵的二维相互作用，而不施加外部磁场或电场，这提供了一个被动的多光谱平台，在超分辨率成像，生物传感和选择性热发射的应用。用动力学方法再现微观粒子间的静态相互作用，对于用宏观类比来探索未知的物理世界具有更深远的意义。
2018-02-11 physics.optics
Scattering Cross Section in a Cylindrical anisotropic layered metamaterial
为了设计单轴各向异性超材料，引入了一种用于TE极化的分层圆柱超材料。与先前的工作不同，其中层在径向方向上，这里层在方位角方向上。通过求解麦克斯韦波动方程，分析了该材料在不同频率下的散射效率。据观察，在某些频率下，当结构的有效介电常数为零时，散射效率可以忽略不计。这一结果证实了先前的预测。研究还发现，散射抵消依赖于环境介质的相对介电常数的圆柱。有限元模拟也证实了这一结果。
2017-06-14 physics.app-ph physics.optics
Wireless energy transfer between anisotropic metamaterials shells
研究了强耦合径向光子晶体壳的行为，作为一种潜在的无线传输电磁能量的替代方案。这些基于各向异性超材料的亚波长谐振微结构，由于其高的品质因数，可以产生有效的耦合现象。选定的本构参数（介电常数和磁导率）的配置进行了分析，在其谐振特性。两个耦合谐振器之间的耦合损耗比计算为距离的函数，最大值（在超过300）时，得到的外壳是由它们的半径的三倍分开。在实际条件下，最大功率传输的83%也已估计。
2013-11-04 physics.optics
Diffraction-free optical beam propagation with near-zero phase variation in extremely anisotropic metamaterials
设计了具有相同波长下有效介电常数张量为零实部的横向分量（平行于多层膜界面）和具有超大虚部的纵向分量（垂直于多层膜界面）的极端各向异性金属-介质多层超材料，包括基于传输矩阵方法的光学非局域性分析.分析了多层膜周期和材料损耗对深亚波长光束在多层膜中传输特性的影响，证明了多层膜具有近平坦的等频轮廓，使得深亚波长光束在多层膜中传输时相位变化接近于零。
2015-02-03 physics.optics
Hyper-gratings: nanophotonics in planar anisotropic metamaterials
我们提出了一种能够在平面非共振结构中的源的远场中产生亚波长焦斑的技术。该方法结合了产生高波矢数模式的衍射光栅和传播这些波并在亚波长焦点处组合它们的均匀各向异性超材料的平板。从某种意义上说，该技术结合了菲涅耳透镜、近场波带片、超透镜和超透镜的优点，同时解决了它们的基本局限性。提出了几种实现所提出的技术为可见光，近红外和中红外频率，并从理论和数值分析了它们的性能。亚衍射片上光子学的发展方法的推广建议。
2008-09-30 physics.optics
Enhanced sensing performance by the plasmonic analogue of electromagnetically induced transparency in active metamaterials
为了提高类电磁感应透明（EIT）等离子体结构的传感性能，研究了金属超材料中电磁感应透明（EIT）的增益辅助等离子体模拟。该结构由三根杆件组成，其中两根杆件相互平行（暗四极元件）但垂直于第三条结果表明，除了对周围介质的折射率波动的高灵敏度之外，这种有源EIT类超材料的优值可以大大提高，这归因于放大的窄透明度峰。
2011-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Active modulation of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz hybrid metal-graphene metamaterials
电磁感应透明（EIT）的超材料类似物已被深入研究和广泛应用于慢光和增强非线性效应。特别是EIT模拟物的主动调制和超材料中群延迟的良好控制在光通信网络中显示出了巨大的前景。以前的研究集中在光控制的EIT类似物集成到单位电池的光活性材料，然而，响应时间是有限的激发载流子在这些散装材料的恢复时间。石墨烯最近成为一种特殊的光电材料。它显示出皮秒量级的超快弛豫时间，并且其电导率可以通过操纵费米能量来调节。在这里，我们将单层石墨烯集成到基于金属的太赫兹（THz）超材料中，并在可访问的费米能量下实现EIT类似物的共振强度的完全调制。其物理机制在于通过导电石墨烯的复合效应来主动调谐暗模式谐振器的阻尼率。请注意，在我们的工作中，单层形态比孤立的方式更容易制造和操作。这项工作提出了一种新的调制策略的EIT模拟的混合超材料，并铺平了道路，设计非常紧凑的慢光器件，以满足未来的超快光信号处理的需求。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Broad Angle Negative Refraction in Lossless all Dielectric Multilayer Asymmetric Anisotropic Metamaterial
在这篇文章中，它已经从理论上证明了宽角负折射是可能的，与非对称各向异性的超材料构造仅由无损耗或无损耗的半导体在电信和相对波长范围。自然界的单轴材料虽然可以呈现负折射，但最大负折射角和临界入射角的范围很窄。我们提出的结构可以克服这个值得注意的问题。在我们的结构中，负折射源于高度非对称的椭圆等频。这是由旋转的多层亚波长电介质/半导体堆叠人工产生的，它充当有效的非对称各向异性超材料。这种负折射是在不使用任何负介电常数材料（如金属）的情况下实现的。由于我们使用的是简单的超材料，因此这种结构的制造将比金属基超材料的制造简单。我们提出的想法已经得到了验证，也通过考虑有效介质方法和现实结构模型的全波模拟。这种器件在光子学和光电子学中有重要的应用。
2015-05-26 physics.optics
Superluminal group velocity in an anisotropic metamaterial
基于边界条件和色散关系，研究了各向异性超材料（AMM）中的超光速群速度。超光速传播是由与AMM相关的双曲色散关系引起的。结果表明，调制高斯光束具有超光速群速度，它取决于入射角和光轴角的选择。超光速传播并不违反狭义相对论，因为群速度是不携带信息的定域波包的峰值速度。提出了设计硫酸三甘氨酸（TGS）晶体，并在实验上测量超光速群速度的设想。
2006-06-03 physics.optics
Analogue of double-$Λ$-type atomic medium and vector dromions in a plasmonic metamaterial
考虑了由两条切割线和一个开口环谐振腔组成的亚原子阵列与具有两个偏振分量的电磁场的相互作用。我们证明了这种超材料系统可以看作是一个具有双$Λ$型四能级结构的原子介质与四个激光场耦合的经典模拟，表现出等离子体激元诱导透明（PIT）效应，并表现出类似的原子四波混频（FWM）行为.我们证明了当非线性变容管安装到开口环谐振器的间隙上时，系统可以通过PIT和长短波相互作用获得巨大的二阶和三阶克尔非线性。我们还表明，该系统支持高维矢量等离子体激元dromion [即（2+1）维等离子体激元孤子与两个偏振分量，其中每个都有一个长波和短波之间的耦合]，这具有非常低的发电功率和传播过程中是强大的。我们的工作不仅给出了相干原子系统中四波混频的等离子体模拟，而且为在等离子体超材料中获得新型非线性极化激元提供了可能。
2017-04-19 physics.optics
Large group delay in a microwave metamaterial analogue of electromagnetically induced transparency
我们报告我们的实验工作，关于平面超材料表现出经典的电磁感应透明（EIT）。使用一个结构，两个镜像分裂环谐振器作为暗元素和一个切割线作为辐射元件，我们证明了一个EIT样的谐振可以实现不打破结构的对称性。超材料的结构元件的镜像对称性导致抑制暗元件的磁偶极子辐射的选择规则，并且增加的品质因数导致低吸收（<10%）和大群指数（30的量级）。
2010-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental Verification of Below-Cutoff Propagation in Miniaturized Circular Waveguides Using Anisotropic ENNZ Metamaterial Liners
本文提出了实验验证的低于截止传输通过小型化波导的内部涂有一个薄的各向异性超材料衬垫具有ε-负和近零（ENNZ）的属性。这些内衬是使用一个简单的，印刷电路实现电感负载线的基础上，并引入了低于自然截止频率的HE $_{11}$模式。包含的内衬示出，以大大提高两个嵌入式屏蔽环源之间的传输。均匀化计划的开发，以表征内衬的各向异性的有效介质参数，这是准确地描述了一组频率降低截止。讨论了内衬波导的制作方法，实验结果与模拟结果吻合较好。
2015-10-26 physics.optics
Analogue of Electromagnetically Induced Transparency in a Terahertz Metamaterial
我们的实验表明，在太赫兹频率的平面超材料表现出类似电磁感应透明的光谱响应。超材料单位单元由被另一个闭合环包围的开口环组成，其中它们的尺寸使得它们的可激发最低阶模式具有相同的谐振频率，但寿命非常不同。太赫兹时域光谱验证了这两个共振的干涉导致位于宽的不透明区域内的窄的透明窗口。与以前的研究相比，这种增强的传输是通过独立激发两个共振来实现的，其中它们与辐射场的耦合以及它们的线宽强烈不同。严格的数值模拟证明，透明窗口与大群指数和低损耗相关，使得该设计对慢光应用具有潜在的有用性。该实验开辟了一条利用金属结构中的局域共振探索量子力学现象的途径，
2009-08-29 physics.optics
Active control of electromagnetically induced transparency analogue in all-dielectric metamaterials loaded with graphene
具有高品质因数的全介质超材料中的电磁感应透明（EIT）模拟为在纳米尺度上增强光与物质的相互作用提供了一条有效的途径。特别是，应用于它的主动控制使得空间光调制具有很大的自由度，从而保证了具有高度灵活可调谐性的功能器件应用。在这里，我们加载石墨烯到全介质超材料，并实现了显着的高调制深度的EIT共振的传输幅度与石墨烯的电导率的操纵，通过移动费米能级或改变层数。物理起源在于通过石墨烯在近红外中的带间损耗的可控光吸收。这项工作揭示了石墨烯和EIT共振在全介电超材料中的战略重要相互作用机制，并为设计一系列混合元器件开辟了道路，这些混合元器件允许有前途的光调制，开关和超灵敏生物传感应用。
2020-08-06 physics.app-ph physics.optics
Polarization-sensitive propagation in an anisotropic metamaterial with double-sheeted hyperboloid dispersion relation
从纯波传播的角度研究了具有双曲面色散关系的各向异性异向介质（AMM）中的偏振敏感传输。我们表明，TE和TM偏振波呈现出显着不同的特性，这取决于偏振。在与AMM相关联的界面中可以发生全向全反射和斜向全透射。如果满足适当的条件，一个偏振波呈现全折射，而另一个呈现全反射。我们发现，通过旋转AMM的主轴，使得一个偏振波负折射，而另一个偏振波正折射，可以实现相反的两性折射。偏振敏感特性允许我们在一定条件下构造两种类型的高效偏振分束器。
2008-02-20 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
Classical Analogue of Electromagnetically Induced Transparency with a Metal-Superconductor Hybrid Metamaterial
超材料是一种工程材料，由能与电磁波产生新型相互作用的小电路组成。最近，已经创建了一类新的超材料来模拟显示电磁感应透明（EIT）的介质的行为。在这里，我们介绍了一种平面EIT超材料，通过在暗元件中采用超导Nb膜和在辐射元件中采用正常金属Au膜，在暗谐振器和辐射谐振器之间产生非常大的损耗对比。在Nb的临界温度以下，电阻对比度打开了透明窗口，同时群延迟大大增强，从而使波显著减慢。我们进一步证明了通过超流体密度的变化精确控制EIT响应。这种可调谐超材料可能是有用的电信，因为它们的大延迟带宽产品。
2011-07-21 cond-mat.supr-con physics.optics
Photonic Analogue of Two-dimensional Topological Insulators and Helical One-Way Edge Transport in Bi-Anisotropic Metamaterials
最近在了解凝聚态物质的拓扑性质方面的进展导致了时间反演不变拓扑绝缘体的发现。由于自然界的限制，拓扑非平凡的电子秩序似乎是罕见的，除了在小带隙半导体与强自旋轨道相互作用。在这篇文章中，我们表明，人工电磁结构，称为超材料，提供了一个有吸引力的平台，设计光子类似物的拓扑绝缘体。我们证明，一个明智的选择的超材料参数可以创建光子相位，支持一对螺旋边缘状态，这些边缘状态使单向光子传输，是强大的对无序。
2012-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Tunable anisotropic perfect absorption in hyperbolic metamaterials based on black phosphorous/dielectric multilayer structures
黑磷（BP）是一种具有优异光学性能的二维材料，是多层双曲型超材料的理想组成部分。在这项工作中，我们设计了一个多层结构，由BP/电介质层堆叠的单位细胞图案上的金镜，并从理论上证明了可调谐的各向异性吸收在红外制度。相邻晶胞之间的电偶极共振驱动该结构处于临界耦合状态，并且该结构的阻抗与自由空间的阻抗相匹配，显示出对于一个偏振方向的完美吸收，而对于另一个偏振方向的阻抗失配导致在相同波长处仅为8.2 $\%$吸收。该结构的各向异性吸收响应可以归因于BP的固有各向异性，其表现出对入射角的依赖性很小。此外，我们研究了电子掺杂的BP和几何参数的建议结构的可调谐光吸收。这些结果表明BP在构建多层双曲型超材料方面具有巨大的潜力，并为设计在红外区域具有可调谐光谱和偏振选择性的各向异性元器件开辟了途径。
2019-11-04 physics.optics
Beam Collimation Using an Anisotropic Metamaterial Slab without Any Nanometer-sized Aperture
基于由复杂且高成本的制造工艺形成的众所周知的纳米级牛眼结构，等离子体束准直效应已经被深入研究。在这项工作中，我们报告了我们的努力实现光束准直使用各向异性超材料（AMM）板，由交替的金属/电介质层和集成的顶部金属光栅的堆栈。结果表明，AMM板允许创建类似于靶心结构的光束准直效果，由于其简单的结构和成本效益，这是一种用于实际应用的技术。在AMM/空气界面的表面等离子体激元的激发。采用有效介质理论和有限元法分析了AMM板的结构及其对整经性能的影响。
2015-05-13 physics.optics
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Analogue of electromagnetically induced transparency with high Q factor in Metal-dielectric metamaterials
数值研究了金属-介质超材料的电磁感应透明行为，最大Q值达到28000。它由两层组成，一层为亮模的金属条叠置在另一层为亮模的介质棒上。金属条产生的宽电偶极子与介质棒产生的窄环形偶极子之间的相干耦合导致了相消干涉，从而引入了透明窗口。有趣的是，EIT窗口可以通过改变两层的参数和中间间隔物的厚度来有效地影响。这一过程可以用两粒子模型来解释。此外，EIT窗口内的辐射损失得到了很大的抑制，慢光效应得到了很大的改善。这些优异的性能也为光学范围内的滤光片和敏感的化学和生物传感器提供了有效的平台。
2019-08-23 physics.optics
Polarization-controlled anisotropic coding metamaterials at terahertz frequencies
基于有效介质的异向介质由于其能够自适应地调整自然界中不存在的有效介质参数，已经实现了许多不寻常的物理特性（如负折射和隐形隐身）。最近，有人提出通过设计具有相反相位响应的数字元件“0”和“1”的编码序列来控制电磁波的编码超材料。本文提出了太赫兹各向异性编码超材料的概念，其不同方向的编码行为依赖于太赫兹波的偏振状态。我们实验证明了一个灵活的偏振控制的各向异性编码超颖表面功能在太赫兹制度使用专门设计的编码元件。通过用精心设计的数字序列（1位和2位）对元件进行编码，x偏振和y偏振反射波可以在三维空间中独立偏转或扩散。模拟的远场散射图案以及近场电场分布，以说明双功能性能的编码超颖表面，这表明良好的协议的测量结果。我们进一步证明了各向异性编码超颖表面产生分束器的能力，并同时实现异常反射和偏振转换，为不同偏振态的太赫兹波提供了强有力的控制。所提出的方法，使通用的光束行为下的正交偏振使用一个单一的元表面，因此将有望有趣的太赫兹器件。
2015-09-12 physics.optics
Effective medium theory for anisotropic metamaterials
我们提出了一个有效介质理论，可以预测的有效介电常数和磁导率的几何各向异性的二维超材料组成的椭圆柱的矩形阵列。当网格的长宽比和椭圆柱的偏心率满足一定条件时，可以得到各向异性有效介质参数的封闭解析解。导出的有效介质理论可以恢复著名的Maxwell-Garnett结果在准静态区域。更重要的是，它在长波长极限之外是有效的，其中主介质中的波长与晶格的大小相当，使得先前的各向异性有效介质理论失效。能带结构计算验证了所导出的有效介质理论的正确性。从导出的有效介质理论中获得了一个最近理论上提出的具有近零折射率的各向异性介质的实际样品以控制通量，并且清楚地证明了样品中的电磁波的控制。进一步系统地研究了该理论在材料和几何参数变化时的准确性，发现导出的有效介质理论在参数空间的较大范围内适用。这种适用性大大拓宽了有效介质理论的应用领域，并在具有所需各向异性材料特性的结构设计中开辟了许多前景。
2014-09-03 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
Low-Q whispering gallery modes in anisotropic metamaterial shells
研究了各向异性和非均匀超材料壳，以利用其所有的谐振模式丰富度。这些多层结构是基于径向依赖的本构参数的圆柱形分布，包括一个内部的空隙腔。壳，腔和回音壁模式的特点，并特别注意后者。在有背景的壳体边界层处产生回音壁模态，产生具有强辐射特性的能量局域化。这些低Q共振态的频率与壳层厚度无关。然而，它们的品质因数可以通过形成壳的层的数量来控制，这允许在界面层（内部或外部）处限制电磁波，并且使它们适合于收集电磁能量。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analogue of collectively induced transparency in metamaterials
Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Nanjing University（南京大学）
本文首次在太赫兹超材料中提出集体诱导透明现象，通过亮模与暗模干涉实现，理论分析和实验验证了其高Q值特性，适用于高灵敏度传感器和光开关。
2024-12-31 physics.optics quant-ph
Ultrathin Ultra-broadband Electro-Absorption Modulator based on Few-layer Graphene based Anisotropic Metamaterial
在这篇文章中，一个少层石墨烯-介质多层（超材料）电光调制器已提出在中远红外范围内的电吸收机制的工作。石墨烯，单层和少层，是一种主动可调的光学材料，其允许通过调节其化学势来控制带间和带内跃迁。利用石墨烯的这一独特特征，我们提出了多层石墨烯电介质堆叠，其中少层石墨烯优于单层石墨烯。尽管堆叠的总厚度仍然保持在纳米范围内，但是该器件可以在以下方面表现出优异的性能：（i）高调制深度，（ii）超宽带性能，（iii）由于固有的超材料特性而导致的超低插入损耗，（iv）纳米尺度覆盖区，（v）偏振独立性和（vi）集成到硅波导的能力。有趣的是，通过使用具有精心设计的超材料的几层石墨烯可实现的这些优异性能可能无法使用单层石墨烯。有效介质理论和广义传递矩阵法都验证了我们的建议。
2015-04-14 physics.optics
Sub-wavelength image manipulating through compensated anisotropic metamaterial prisms
基于补偿双层各向异性超材料亚波长成像的概念，提出了一种可实现二维亚波长成像的补偿双层超材料棱镜对结构.通过合理设计对称和非对称补偿棱镜对结构，可以实现亚波长分辨率的平面像旋转、横向像移以及像放大。理论分析和全波电磁仿真都被用来验证所提出的棱镜结构的特性。利用所提出的AMM棱镜，具有亚波长特征的物体的平坦光学图像可以被投影并放大到波长尺度，从而允许通过常规光学器件对图像进行进一步的光学处理。
2008-10-29 physics.class-ph physics.optics
Ultra broadband waveveguide coupler using an anisotropic sub-wavelength metamaterial
多模干涉耦合器是许多集成光子系统中的基本构件，从高速相干接收器到量子分束器。然而，它们的基本结构在近四十年来基本保持不变，限制了它们的大小和操作带宽。利用亚波长超材料制作的光子器件具有突破性的尺寸和性能。利用这些结构的固有各向异性，在这里，我们推导出一个半解析表达式，使紧凑和超宽带多模干涉耦合器的设计。我们的实验表明，几乎完美的操作超过300 nm（500 nm的模拟）的带宽，为一个设备比传统的对应短三倍，使这最宽带多模干涉耦合器报告日期。这些结果将使超宽带集成系统在通信和传感应用中成为可能。
2016-07-29 physics.optics
Optical models of the big bang and non-trivial space-time metrics based on metamaterials
光学的超材料提供了有趣的桌面模型，许多非平凡的时空度量。可能性的范围比经典广义相对论所允许的范围更广。例如，无限超材料中的非常波经历了一个有效的度规，这在形式上等价于2+2维中的“两次物理”模型。提出了一个类似于“大爆炸”事件的光学模拟，在这个过程中，一个（2+1）闵可夫斯基时空被创造出来，大量的粒子填充在这个时空中。这样的超材料模型使得能够实验探索作为温度和/或光频率的函数的到闵可夫斯基时空和从闵可夫斯基时空的度量相变。
2009-08-17 gr-qc physics.optics
Anisotropic Response in Metamaterials with Elliptically Perforated Plates: Applications to Near-Field Radiative Heat Transfer
本研究通过椭圆孔板设计实现了超材料的各向异性响应，用于近场辐射热传输的增强控制与热管理应用。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Actively tunable terahertz electromagnetically induced transparency analogue based on vanadium-oxide-assisted metamaterials
近年来，相变材料因其可动态调谐的光学特性而受到人们的广泛关注。在这里，我们研究了基于太赫兹（THz）超材料集成钒氧化物（VO 2）的电磁感应透明（EIT）模拟的主动控制。利用VO 2的绝缘体-金属跃迁，可以对EIT峰的幅度进行有效的调制。同时透明窗内的群延迟也可以动态调节，实现慢光效果的主动控制。此外，我们还引入了独立可调的透明峰以及群延迟的双峰EIT具有良好的调谐性能的基础上。最后，基于宽带EIT，实现了EIT峰值品质因数的有源调谐。这项工作引入了更多的自由度，采用VO 2的有源EIT控制，并可以找到潜在的应用在未来的无线和超快太赫兹通信系统的多通道滤波器，开关，间隔，逻辑门和调制器。
2019-05-25 physics.app-ph physics.optics
Nanowire waveguide made from extremely anisotropic metamaterials
本文给出了各向异性圆柱波导中所有波传播模式的精确解。导出了波导上能流的封闭表达式。对于横向介电常数为负而纵向介电常数为正的极端各向异性波导，只有横向磁（TM）和混合模式将在波导上传播。在任何给定的频率，波导支持无限数量的本征模。在TM模式中，最多只有一种模式是前向波。其余的是可以具有非常大的有效折射率的后向波。在临界半径处，波导支持具有零群速度的简并前向和后向波模式。这些波导可以用作移相器和滤波器，也可以用作光学缓冲器来减慢和捕获光。
2008-04-28 physics.class-ph physics.optics
Achieving Anisotropy in Metamaterials made of Dielectric Cylindrical Rods
我们证明了在纯介质棒型超材料中，通过将正方形晶格的对称性转变为矩形晶格的对称性，即通过破坏有效均匀介质的旋转对称性，可以获得各向异性的负有效色散关系。理论预测和结论得到了数值计算和计算机模拟的验证。提出的各向异性超材料，用于构建一个重聚焦平板透镜和亚衍射超透镜。全电介质的起源使得解决损耗和缩放这两个金属结构的主要问题变得更加简单，从而促进了太赫兹和光学范围内的未来应用。
2010-06-03 physics.optics
Tungsten based Anisotropic Metamaterial as an Ultra-broadband Absorber
被困彩虹效应主要被发现在锥形各向异性异向介质（异向介质）制成的低损耗贵金属，如金，银等，在这项工作中，我们证明了各向异性MM波导制成的高损耗金属钨也可以支持类似的被困彩虹效应的贵金属为基础的结构。我们从理论上表明，钨/锗各向异性纳米锥阵列放置在反射基板的顶部可以吸收光的波长范围从0.3微米到9微米，平均吸收效率接近98%。结果表明，在大于2 μ m的波长范围内，多阶慢光共振模的激发是有效吸收的主要原因，而在较短波长范围内，锥形有耗材料的减反射效应则是近完美吸收的主要原因。吸收光谱在约4.2微米处遭受小的下降，其中一阶和二阶慢光模式重叠，但是如果在长波长范围处的吸收带边缘减小到5微米，则可以消除该下降。参数研究表明，纳米锥的吸收带宽主要取决于钨的填充率和锥底直径，相邻纳米锥之间的相互作用很弱。我们的建议在太阳能收集和热发射器领域有一些潜在的应用。
2016-10-29 physics.optics
Torus-Projected Electromagnetic Wormholes Enabled by Anisotropic Singularity Reconstruction of Metamaterials
Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系）
本文提出通过超材料各向异性奇点重构实现环形投影电磁虫洞，利用坐标映射控制虚拟空间拓扑结构，展示各向异性折射率对奇点结构和拓扑的调控，并实现可调的黑洞状捕获、场再分布和几何控制的波响应。
2026-05-20 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
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Metamaterial Broadband Angular Selectivity
我们演示了如何宽带角选择性可以实现与堆叠的一维周期性光子晶体，每个组成的交替各向同性层和有效的各向异性层，其中每个有效的各向异性层构造从多层超材料。我们表明，通过简单地改变超材料的结构，选择性角度可以被调谐到一个广泛的角度范围内，并且，通过增加堆叠的数量，角传输窗口可以根据需要变窄。作为一个原则的证明，我们实现的想法在微波区实验。我们在这里报告的角度选择性和可调谐性可以有各种应用，如电磁发射器和探测器的方向控制。
2014-05-06 physics.optics
