Thermal Hyper-Conductivity: radiative energy transport in hyperbolic media
我们发展了一个双曲型超材料的辐射热导率的理论描述。我们证明了一个显着的增强的辐射热输运由于超奇异性的光子态密度在双曲介质中，导致辐射热导率可以媲美的非辐射贡献。
2014-11-05 physics.optics
A coherent full microwave scattering formulation for random layered media
本文提出一个解析相干模型，计算有限厚度随机层（如植被）在HH、HV、VH、VV通道的后向散射强度，作为贝叶斯估计的正演模型或初步分析工具。
2024-01-05 physics.optics
Electromagnetic wave manipulation using layered systems
我们表明，一个倾斜的分层系统的光学性质，两种各向同性材料可以描述使用的概念，只要层的厚度远小于波长的转换介质。一旦建立了与转换介质的联系，我们就可以证明斜分层系统可以作为一种通用元件来构建各种有趣的功能光学元件，如分波器，合波器，一维隐身器件和无反射场旋转器。
2008-05-09 physics.optics
Nonlinear Spatial Focusing in Random Layered Media by Spectral Pulse Shaping
本文用数值方法证明了一种在一维随机介质中聚焦双光子场的方法。该方法是基于自适应频谱脉冲整形实现后向散射的相干控制。飞秒激光脉冲的光谱相位被调整用于其向后传播分量的相长干涉，从而导致来自随机系统内的增强的反射。延迟的前向传播第二脉冲与受控反射重叠，从而在由两个脉冲之间的延迟确定的位置处增加脉冲间多光子场。该技术被证明是强大的对无序的变化，并与现实的脉冲整形参数，从而使应用程序在控制随机激光和多光子成像散射材料。
2015-10-28 physics.optics
Amplification of Electrostriction Mechanism of Photoacoustic Conversion in Layered Media
本文分析了两种低光吸收材料界面上光-声能量转换的电致伸缩机理。我们比较了这种方法的转换与广泛使用的热转换的基础上薄金属膜。结果表明，在均匀介质的情况下，电致伸缩机制的贡献明显较低。我们证明了通过激发导模来放大所产生的声信号的可能性，所述导模的能量位于薄（约200-400 nm厚度）介电层中。由于结构中的高电磁场能量集中，强度的局部值与入射光的强度相比增加了两个数量级以上，这也允许相应地增加压力的幅度。因此，在本计画中，我们提出新颖的层状介电结构，其中由于导模的激发而产生电致伸缩效应。
2020-05-29 physics.optics
Reconstruction of annular bi-layered media in cylindrical waveguide section
本文提出了两个复介电常数不同的同心圆柱层的径向横向谐振模型。采用具有不同径向场分布的TE 110和TE 210模，求解了具有3个物理材料参数和一维介质层厚度参数的四个未知量的反问题。首先，使用牛顿-拉夫森算法来解决具有洛伦兹函数的最小二乘问题（作为谐振模型和“测量”数据生成器）。然后将得到的谐振频率和品质因数用于第二逆Newton-Raphson算法，该算法求解四个横向谐振方程以得到四个未知参数。TE 110和TE 210型号的使用提供了一维径向层析成像能力。一个开放式的同轴四分之一波长谐振器被添加到传感器的拓扑结构，并对收敛的效果进行了研究。
2016-03-22 physics.optics
Link between the laws of geometrical optics and the radiative transfer equation in media with a spatially varying refractive index
我们提出了在以前的文件[选择。228，33（2003）]描述具有空间变化折射率的介质中的辐射转移的修改的辐射转移方程。本文致力于证明该方程在非吸收/非散射极限下完全有效，这是L。Martí-López和同事[Opt. Commun. 266，44（2006）]。断言，这个方程将意味着零发散的光线也评论。
2007-12-12 physics.optics
Different regimes of ultrashort pulse propagation in disordered layered media with resonant loss and gain
含有损耗和增益成分的不同光学纳米结构作为各种纳米光子和等离子体应用的新型先进材料和构建块吸引了越来越多的关注。所谓的有源超材料的独特可调光学特征支持它们在微米和纳米尺度上用于传感，成像和信号处理。然而，这种可调谐性需要对超材料参数的灵活控制，这可以通过涉及一组非线性相互作用来提供。在本文中，我们提出了一种方法来管理超短脉冲通过改变一个随机的有源超材料中的人口差异无序的水平。这使得能够提供三种不同的相互作用机制：自诱导透明性（低无序），局域化机制（中度无序），以及对应于强烈不同的光脉冲速度的光放大（强无序）。由于这种控制可以通过相当简单的工具来实现，比如简单的泵浦调谐，因此所提出的无序介质为设计用于一整套高度要求的光学应用的特殊有源组件打开了一个机会的空间。
2019-07-12 physics.optics
Spectral-Domain Method of Moments Analysis of Spatially Dispersive Graphene Patch Embedded in Planarly Layered Media
利用谱域矩量法分析了平面层状单轴介质中任意形状的各向异性和空间色散石墨烯片。提出了基于Rao-Wilton-Glisson子域基函数和全波矢Bhatnagar-Gross-Krook石墨烯表面电导率张量公式的谱域矩量法的公式和计算方法。阻抗矩阵是有效地评估了一种新的数值方法，该方法首先近似的谱域格林函数，基函数和电导率张量与切比雪夫多项式，然后总结的傅里叶变换系数。在各种结构中观察到的共振频率的蓝移和电流分布的变化，由于空间色散。
2022-09-24 physics.class-ph physics.comp-ph physics.optics
On modifications of fundamental radiative processes in near-zero-index media of various dimensions
自发发射、受激发射和吸收是描述光与物质相互作用的三个基本辐射过程。在这里，我们从理论上研究了这些基本过程在折射率极小的无界介质中的行为，即，近零折射率（NZI）主介质。我们提出了一个广义的框架来研究这些过程，并发现NZI介质的空间维度对基本辐射过程的性质有深刻的影响。我们的形式主义突出了可用的光学模式的数量的作用，以及发射器耦合到这些模式的功能的尺寸和类的NZI媒体的能力。我们表明，基本的辐射过程被抑制在三维均匀无损零指数材料，但可能会强烈增强在零指数介质的降维。我们的研究结果在热，非线性和量子光学以及在光学或微波频率的量子超材料设计的影响。
2020-04-06 physics.optics
Localization of transverse waves in randomly layered media at oblique incidence
研究了强无序极限下横波斜入射到随机分层介质上的情况。基于能流为零和相位完全随机化的假设，提出了一种计算逆局域化长度的近似方法。研究了垂直入射时未发现的两种效应：偏振态对局域化长度的依赖性，以及由于小折射率层的内反射而导致的局域化长度的减小。P-偏振辐射的逆局部化长度（衰减率）总是小于S-波，这就是说，足够长的随机分层样品极化透射辐射。P偏振的局域化长度非单调地依赖于传播角度，并且在某些条件下在某个角度处变为无穷大，这意味着典型的（非共振）随机实现在该入射角处变得透明（随机布鲁斯特效应）。
2004-10-20 cond-mat.dis-nn physics.optics
Dispersion forces in inhomogeneous planarly layered media: A one-dimensional model for effective polarisabilities
真空中的色散力，如两个微观粒子之间的范德华力，粒子和宏观物体之间的Casimir-Polder力或两个介电物体之间的Casimir力，都得到了很好的研究。然而，在现实的情况下，交互对象往往是嵌入在环境介质中。这种溶剂影响诱导的偶极相互作用。在宏观量子电动力学的框架下，这些相互作用通过虚光子的交换来介导。通过这种方法的均匀溶剂介质的影响，可以表示为局部场校正，导致多余的极化率，以前已经推导出硬边界条件。为了开发一个更现实的描述，我们调查的一维模拟系统，说明了连续的介电分布的影响。
2019-06-04 physics.optics quant-ph
Effective Electromagnetic Wave Properties of Disordered Stealthy Hyperuniform Layered Media Beyond the Quasistatic Regime
本文首次研究了一维无序隐身超均匀层状介质的电磁性质，推导出超越准静态区域的有效动态介电常数张量公式，并据此得到透射率的闭合关系式，理论预测与FDTD模拟高度一致，为无序层状介质的波特性逆向设计提供了新途径。
2023-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.app-ph
General and concise operator approach to the dyadic Green's function of layered media
Belarusian State University（白俄罗斯国立大学）；Suzhou City University（苏州城市学院）；Soochow University（苏州大学）
本文提出一种通用简洁的算子方法，用于推导各向异性平面层介质的二阶格林函数，适用于电场和磁场，通过演算算子和表面阻抗张量简化了问题理解和应用。
2026-07-20 math-ph math.MP physics.optics
Two-Frequency Radiative Transfer. II: Maxwell Equations in Random Dielectrics
研究了一般随机双各向异性介质中电磁波的空频相关性，其本构张量为复厄米矩阵。引入极化波的双频Wigner分布（2f-WD）来描述极化波的空频相关性，并从麦克斯韦方程组出发推导出封闭形式的Wigner-Moyal方程。从Wigner-Moyal方程出发，采用多尺度展开法，导出了双频辐射转移（2f-RT）方程。对于最简单的各向同性介质，结果与钱德拉塞卡的传输方程一致。在双折射介质中，由于不存在退偏，2f-RT方程采用标量形式。一些双折射介质，如手征，单轴和回转介质进行检查。对于各向同性介质中的非偏振波，2f-RT方程简化为前面在第一部分中导出的Fokker-Planck方程。对于双折射介质，从标量2f-RT方程导出了类似的Fokker-Planck方程。
2007-10-01 physics.optics
Enhancement and tunability of near-field radiative heat transfer mediated by surface plasmon polaritons in thin plasmonic films
热物体和冷物体之间的热辐射交换的性质可以被强烈地修改，如果它们在近场中相互作用，其中电磁耦合发生在比热辐射的主波长窄的间隙上。使用严格的波动电动力学方法，我们预测，超薄膜的等离子体材料可以用来显着提高近场传热。总的光谱集成的膜到膜的热传递比块体形式的相同材料之间的热传递大一个数量级以上，并且也超过了用诸如SiC的极性氮化物可实现的水平。我们将这种增强归因于由于每个薄膜两侧的表面等离子体激元（SPPs）之间的耦合而导致的辐射热传递的显著光谱展宽。我们表明，辐射热通量谱可以进一步形成的薄膜沉积在其上的基板的选择。特别是，衬底支持表面声子极化激元（SPhP）强烈修改热通量谱由于SPPs之间的相互作用的薄膜和SPhP的衬底。在极性介电基板上使用薄膜相变材料允许在SPP介导的峰和SPhP介导的峰之间动态切换热通量谱。
2016-04-27 physics.optics
Oblique frozen modes in periodic layered media
研究了平面电磁波入射到含有各向异性介质层的半无限周期分层介质表面的经典散射问题。我们证明了斜入射光在进入周期板后，会转变为具有极大振幅和零群速度法向分量的反常掠射模。这种模式不能表示为扩展和倏逝贡献的叠加。相反，它是一个一般的（非布洛赫）Floquet本征模的振幅发散线性与距离板边界。值得注意的是，在这种情况下的板反射率可以非常低，这意味着入射光几乎100%转换成轴向冻结模式，其中电磁能量密度超过入射波的电磁能量密度几个数量级。该效果可以在任何期望的频率下实现，包括光学和UV频率范围。唯一基本的物理要求是存在具有适当的各向异性轴倾斜取向的电介质层。这一现象的一些实际方面被认为是。
2003-07-02 physics.gen-ph physics.optics
Propagation of solitons in thermal media with periodic nonlinearity
研究了由聚焦层和散焦层交替构成的层状热介质中孤子的存在性及其性质。这样的结构支持强大的亮孤子，即使平均非线性是散焦。我们表明，非振荡孤子可能会形成在任何聚焦域，即使在那些位于靠近样品边缘，在均匀的热介质中，光束总是振荡时，不完全在样品中心发射。在层状介质中，稳定的多极孤子可以包含四个以上的光斑。
2008-06-18 nlin.PS physics.optics
On the Derivation of Vector Radiative Transfer Equation for Polarized Radiative Transport in Graded Index Media
梯度折射率介质中的光传输遵循由费马原理确定的弯曲轨迹。除了折射率的变化对辐射强度输运的影响外，弯曲的光线轨迹也会对偏振椭圆的输运产生几何效应。本文完整地推导了偏振辐射在吸收、发射和散射梯度折射率介质中的矢量辐射转移方程。推导过程是基于对偏振光沿弯曲轨迹传输的守恒量的分析和一种新的方法。所得到的传输方程可以看作是经典的矢量辐射转移方程的推广，该方程只适用于均匀折射率介质。给出了输运方程的几种变形形式，包括固定参考点的Stokes参数形式，射线坐标系和几种常用正交坐标系中的欧拉形式。
2011-10-24 astro-ph.EP physics.class-ph physics.optics
On the surface plasmonic waves excited by a dipole above anisotropic and spatially dispersive two-dimensional surfaces of infinite extent in planarly layered media
本研究针对平面层状介质中各向异性空间色散二维表面的表面等离子体波计算难题，提出结合奇异性处理的高效数值积分方法，推导相关格林函数与等频轮廓方程，验证了近零介电常数衬底可增强石墨烯光物质相互作用，为二维材料等的计算分析提供方法支撑。
2022-03-05 physics.comp-ph physics.optics
Radiative-Conductive Heat Transfer Dynamics in Dissipative Dispersive Anisotropic Media
本文提出了一种自洽的理论形式体系，利用包络并矢格林函数方法求解麦克斯韦宏观方程，模拟耗散色散各向异性纳米介质中的辐射-传导热传递动力学，推导出辐射热流和光子-声子耦合项的闭式表达式，并在纳米层状介质中验证了模型，为热光伏和微纳热管理等领域提供参考。
2024-11-18 physics.class-ph physics.optics
Spatial correlation of the thermally generated electromagnetic field in layered media
本文推导了一种通用的互谱密度张量公式，用于计算层状介质中热产生的电磁场的空间相关性。该公式是基于波动电动力学，因此适用于近场和远场的热源。由此产生的交叉谱密度张量写在一个单一的集成方面的平行波矢量，作为角积分导致数值不稳定性的分析评估。使用这个公式，在近场的空间相关长度的碳化硅（SiC）薄膜支持表面声子极化激元（SPhPs）在红外线进行了分析。结果表明，由于SPhP耦合，SiC热源悬浮在真空中的空间相关长度大幅减少，通过减少其厚度。在10 nm厚的SiC膜的极限中，空间相关长度与黑体的空间相关长度相似。结果还表明，可以通过电介质和金属衬底控制薄SiC热源的空间相干性，分别允许和防止SPhP耦合。这表明，通过使用相变材料衬底如二氧化钒，可以通过支持红外线中的表面极化激元的薄膜对热发射进行主动调制。
2020-01-12 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Structural correlations and dependent scattering mechanism on the radiative properties of random media
已知非独立散射机制对包含离散散射体的随机介质的辐射性质具有显著影响。在这里，我们从理论上证明了依赖散射的作用，由非吸收，双偶极粒子的无序介质的辐射特性。基于我们的理论公式的辐射性质，这样的媒体，我们调查的依赖散射效应，包括修改的电和磁偶极子激发和远场干涉效应的影响，都诱导和影响的结构相关性。我们利用两种粒子系统，即，硬球系统和粘性硬球系统。我们发现，逆粘性参数，它控制粒子间的粘附力，从而粒子的相关性，可以调整的辐射特性显着。特别地，增加表面粘性可以导致更高的散射系数和更大的不对称因子。结果还表明，在本系统中，远场干涉效应在辐射特性中起主导作用，而电、磁偶极子激发的修正效应更为微妙。我们的研究在理解和操纵双偶极随机介质的辐射特性方面是有希望的。
2018-02-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Monte Carlo method for polarized radiative transfer in gradient-index media
光在梯度折射率介质中的传输通常遵循弯曲的光线轨迹，即使在介质透明的情况下，这也会导致光束在传输过程中会聚或发散，并引起偏振椭圆的旋转。此外，沿弯曲射线路径的散射和传输的组合过程使问题更加复杂。本文提出了一种蒙特卡罗方法来模拟只支持平面射线轨迹的梯度折射率介质中的偏振辐射转移。射线方程求解到二阶，以解决弯曲的射线轨迹引起的影响。给出了透明介质、假设折射率梯度分布的Mie散射介质和真实大气折射率分布的瑞利散射三种情况下的实验结果，验证了该方法的有效性。结果表明，大气折射对长距离偏振光传输有显著影响。
2014-12-14 physics.ao-ph physics.optics
Overcoming limits to near-field radiative heat transfer in uniform planar media through multilayer optimization
均匀平板间的辐射换热受表面波作用范围窄、贡献小的限制。使用分析计算和基于数值梯度的优化相结合，我们表明，这样的限制可以克服复杂的多层几何形状，允许板共振的散射和耦合率在很宽的范围内的倏逝波矢量被改变。我们的结论是，虽然两个不均匀的平板之间的辐射通量只能微弱地增强，偶极粒子和不均匀的平板之间的通量-成比例的局部状态密度-可以是更大的数量级，虽然在增加频率选择性的代价。对双曲型超材料的简要讨论表明，它们提供的增强远远低于优化的非均匀平板。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Radiative transfer and diffusion limits for wave field correlations in locally shifted random media
本文的目的是开发一个光学弹性成像的数学框架。在光弹性成像中，由于光学散射体的位移，介质的机械扰动会产生光学散斑图案的去相关。为了对此进行建模，我们考虑两种光学随机介质，第二种介质通过在某些局部区域中移动第一种介质而获得。推导了介质中波场互相关的辐射转移方程。然后我们推导出它的扩散近似。在辐射转移和扩散机制中，我们将散斑图的相关性与辐射转移和扩散方程的解联系起来。我们提出的数值模拟的基础上，我们的模型与最近的实验测量。
2013-06-18 math-ph math.AP math.MP
Van der Waals torque and force between dielectrically anisotropic layered media
我们分析了一对介电各向异性平面层状介质之间的范德华相互作用，介电各向同性溶剂介质相互作用。我们开发了一个通用的形式主义的基础上的传输矩阵，调查的范德华扭矩和力的限制弱双折射和介电匹配的各向异性层和溶剂之间的普通轴。我们应用这种形式主义来研究以下系统：（i）一对单一的各向异性层，（ii）一个单一的各向异性层与交替的各向异性和各向同性层组成的多层板相互作用，以及（iii）一对多层板，每个由交替的各向异性和各向同性层组成，在光轴平行和/或垂直于层的平面的情况下。对于第一种情况，两个相互作用的板的相对面向的各向异性层的光轴通常具有角度失配，并且在每个多层板内，光轴可以是相同的，或者在各向异性层上经历恒定的角度增量。特别是，我们研究如何范德华扭矩和力的行为可以通过调整层的厚度，每个板内的相对角增量，和板之间的角度不匹配的“调谐”。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Extension of Radiative Transfer Coherent Backscattering RT-CB code to dense discrete random media
本文通过引入基于 Percus-Yevick 近似的静态结构因子校正，将 RT-CB 代码扩展至致密离散随机介质，验证表明在堆积密度低于 20% 且粒子为光学软粒子时，解的精度显著提升且与数值精确解吻合良好。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Disorder-induced cavities, resonances, and lasing in randomly-layered media
我们研究，理论和实验，无序诱导的随机分层样品中的共振，并开发一种算法的检测和表征的有效腔，引起这些共振。该算法使我们能够找到本征频率和精确的谐振腔的位置，出现在个别实现的随机样品，任意分布的层的宽度和折射率。每个空腔形成在尺寸为几个局部长度的区域中。它的本征频率与样品内部的位置无关，并且如果样品的总长度通过例如在侧面添加更多的散射体而增加，则不会改变。我们表明，腔，$N_{\mathrm{cav}}$，共振，$N_{\mathrm{res}}$，每单位频率间隔的总数是唯一确定的无序系统的大小，是独立的无序的强度。在有源放大介质中，部分腔可以容纳数量小于$N_{\mathrm{res}}$的激光模式。如果介质的增益超过每个腔特定的激射阈值，则激射腔的集合表现为分布反馈激光器。我们提出了与增益和随机定位的谐振布拉格反射器（周期光栅）的单模光纤进行的实验结果。当用强度高到足以克服激光阈值的泵浦激光照射光纤时，共振通过发射光谱中的峰显示出来。我们的实验结果与本文提出的理论符合得很好。
2012-09-14 cond-mat.dis-nn physics.optics
Thin layered drawing media probed by THz time-domain spectroscopy
采用透射模式下的THz时域光谱技术研究了干式和湿式拉丝材料。研究了碳基和铁胆墨水，一些是按照古代配方制备的，另一些是使用当前的合成材料;还研究了一种商业墨水。我们测量了太赫兹信号的薄膜上的液体墨水沉积在聚乙烯薄膜，比较的结果与干燥的油墨与聚乙烯粉末混合的厚颗粒。这项研究需要一个新的实验方法和数据分析程序的实施，能够提供一个可靠的提取材料的传输参数从结构化的样品组成的薄层，下降到几十微米的厚度。对薄油墨层的THz测量使得能够在0.1 - 3 THz范围内以绝对尺度确定吸收和折射率以及层厚度。还研究了其中一种铁胆墨水染色的纸张的THz光谱特征。我们的研究结果表明，太赫兹时域光谱能够区分不同支持物上的各种墨水，包括在纸张上的应用，以及适当确定吸收系数和折射率。
2016-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
The dependent scattering effect on radiative properties of micro/nanoscale discrete disordered media
依赖散射效应（DSE）源于电磁辐射的波动性，是影响微纳米离散无序介质（DDM）辐射特性的重要机制。近几十年来，由于辐射转移方程（RTE）的近似性质，人们对流化床、光子玻璃、胶体悬浮体和雪堆等各种DDM中的DSE进行了大量的研究。本文综述了DSE的理论、数值和实验方法及其研究进展。本文首先介绍了电磁波的多次散射理论，包括解析波动理论和Foldy-Lax方程，以及它与RTE的关系。然后，我们详细描述的物理机制，是至关重要的DSE和相关的理论考虑，以及数值模拟方法。讨论了探测DSE辐射特性的实验方法和相关的实验研究进展。此外，还对介观物理和原子物理学中的DSE及相关干涉现象，特别是相干背散射锥、安德森局域化以及无序介质中的统计和关联等方面的研究进行了简要的回顾。我们希望这篇综述能为热工程应用中无序介质中DSE的理解和操纵提供深刻的跨学科见解。
2020-03-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
