Reflection and refraction of electromagnetic waves at the plane boundary between two chiral media
本文研究了电磁波在各向同性手征媒质中的传播以及两媒质之间平面边界的影响。类比于平面电磁波在普通介质中的反射和折射现象，研究了这些现象的运动学和动力学方面，如各种波分量的强度和波穿过边界时极化的变化。作为一个先决条件，这一点，我们表明，平面波的解决方案必须写为一个适当的叠加的圆形振幅两侧的接口，我们阐明这是适当的一组条件，解决方案必须满足在边界上，我们设置了最小的，完整的，一组方程，必须解决的系数振幅，以满足边界条件。对于某些特定情况和配置（例如，正入射）时，详细分析了这些解的特点，并给出了方程的通解。
2003-02-20 physics.optics
Nonreciprocal electromagnetic wave manipulation via a single reflection
研究利用半无限空气与非互易材料间的平面界面，通过单次反射实现电场时空操控，提出辐射图样重分布、载波包络相位控制和空间轮廓控制三种场景，为无图案非互易材料的电场操控开辟新途径。
2023-06-29 physics.optics
Total internal reflection of evanescent plane waves
用单位反射系数来描述全内反射现象，我们发现，在两种不同的、均匀的、各向同性的介质-磁介质的平面界面上，不仅传播的平面波会发生全内反射，而且倏逝平面波也会发生全内反射。折射介质必须是两种介质中光学密度较大的一种，才能发生倏逝平面波的全内反射。
2008-06-24 physics.optics
Optical design of reflectionless complex media by finite embedded coordinate transformations
变换光学为控制电磁场提供了一种非传统的方法。变换光学结构的设计是通过首先将形状不变的坐标变换应用于麦克斯韦方程组，其中部分自由空间以某种期望的方式变形。然后将坐标变换应用于介电常数和磁导率张量，以产生具有所需功能的复杂介质的规格。迄今为止提出的转换光学结构，如电磁“隐形”斗篷和集中器，本质上是无反射的，并且不受传输波的干扰。在这里，我们通过引入有限的、嵌入的坐标变换来扩展变换光学结构的类，该坐标变换允许电磁波被操纵或聚焦。我们将该方法应用于几个设备的设计，包括一个平行的光束移位器和分束器，这两者都表现出不寻常的电磁行为，证实了二维全波模拟。这些设备被设计为无反射，根据一个简单的拓扑标准。
2007-12-04 physics.optics
Negative reflections of electromagnetic waves in chiral media
研究了电磁波/光波在各向同性手征介质中的反射特性。当手征参数足够强时，我们证明了在手征介质与理想导电平面的界面处，入射波与反射本征波之一位于边界法线的同一侧，出现了一种不寻常的\emph{negative reflection}.利用这种性质，我们进一步证明了这种导电平面可以用于强手征介质中的聚焦。推导了近轴光学近似下的相关方程。在手征介质的一种特殊情况下，即手征为零时，双反射之一消失，只存在与入射波方向相反的单反射本征波。因此，入射和反射的电场将彼此抵消以产生零总电场。换句话说，任何电磁波进入具有理想导电平面的手征虚区时，都将消失。
2006-10-22 physics.class-ph physics.optics
Specular reflection and transmission of electromagnetic waves by disordered metasurfaces
本文系统介绍无序超表面镜面反射与透射的基本概念和理论模型，重点阐述独立散射近似与有效场近似两种经典方法，并通过全波数值计算验证其精度，为相关应用研究提供入门参考。
2022-12-05 physics.optics
Experimental Realization of a Reflections-Free Compact Delay Line Based on a Photonic Topological Insulator
当介质的电磁特性在单个波长的尺度上变化时，通过非均匀介质传播的电磁（EM）波不可避免地散射。这种基本现象限制了光学结构的设计和相互连接。最近的理论工作表明，统称为光子拓扑绝缘体（PTIs）的电磁结构可以用来克服这一基本限制，从而为超紧凑的光子结构铺平了道路，不再需要波长尺度的平滑。在这里，我们提出了第一个实验演示的光子延迟线的基础上拓扑保护的表面电磁波（TPSWs）之间的两个PTIs，这是电磁对应的量子自旋霍尔拓扑绝缘体在凝聚态物质。与不受益于拓扑保护的传统的引导EM波不同，TPSW被示出为当绕尖锐弯曲的路径绕行时经历多波长无反射时间延迟，从而为紧凑且高效的波缓冲器和其他设备提供了独特的范例。
2016-02-21 physics.optics
Time-refraction and time-reflection above critical angle for total internal reflection
本研究分析介质介电常数突变时空间界面上的时间反射与时间折射，揭示临界角附近的反射增强及倏逝场向传播脉冲的转化，为光学频率实验提供基础。
2024-05-19 physics.optics
Polarization, transverse shifts, and angular momentum conservation laws in partial reflection and refraction of an electromagnetic wave packet
本文研究了偏振傍轴高斯光束在两种透明介质交界面上的部分反射和折射问题。计算了反射光束和折射光束重心的Fedorov-Imbert横向位移。在一般情况下，我们的结果不同于其他作者以前得出的结果。特别地，它们服从光束的总角动量的一般守恒定律，但不服从Onoda等人提出的单个光子的单粒子守恒定律。93，083901（2004）]。我们确定，这些情况涉及到在文献中接受的人工模型的偏振光束不适合真正的光束。本文解决了最近的争议，并证实了我们以前的论文[Bliokh等人，物理修订版信函96，073903（2006）]。此外，还预测了反射光束和折射光束的角横向位移的衍射效应。
2007-04-18 physics.optics
Electromagnetic reflection, transmission and energy density at boundaries of nonlocal media
我们考虑一个半无限空间色散介质具有不等的横向和纵向磁化率。边界效应的特征在于传播到表面的材料中的偏振波的任意反射系数。这些系数的具体值对应于麦克斯韦方程的各种附加边界条件（ABC）。我们推导出在边界处的电磁反射和透射系数，并研究它们对材料参数和ABC的依赖性。我们还研究了介质外的电磁零点和热谱能量密度。非局部响应消除了局部模型中存在的光谱能量密度的边界发散。的光谱能量密度显示出很大的依赖于横向和纵向磁化率之间的差异，即使在距离边界高达10 nm。
2017-01-06 physics.optics quant-ph
Plus-minus construction leads to perfect invisibility
最近应用于超材料的理论进展为设计一种涂层开辟了新的途径，这种涂层可以使物体免受电磁辐射甚至视线的影响。在这里，我们提出了一种新的设计，创造完美的隐形设备在各向同性介质。正折射率和负折射率的组合，称为正负结构，对于实现完美的不可见性（即，没有时间延迟和完全没有反射）。与通常的理解相反，即在具有不同折射率的两种各向同性材料之间，电磁反射是不可避免的，我们的方法表明，令人惊讶的是，反射现象可以完全消除。与经典的阻抗匹配不同，本发明的方法还可以在存在由反射引起的失真的情况下找到隐身设备之外的电磁应用。
2010-10-08 physics.optics
Theoretical Analysis of Reflection and Refraction of Electromagnetic Waves on an Anisotropic, Inhomogeneous and Linear Medium
对具有$p$极化和正入射的电波振幅矢量的电磁波在各向异性、非均匀线性介质中的反射和折射进行了理论和计算研究。在这项研究中使用的介质是一个模型的磁化率在秩-2张量的形式，其值取决于频率，位置和时间。然后使用真空和FeF $_2$磁性材料测试透射率和反射率的理论和计算公式。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Tunneling time in the case of frustrated total reflection
在这里研究的隧穿时间的电磁模型的装置，对于一个系统中的间隙，在两个平行的平面之间，作为一个经典的禁止区域的入射角大于临界角的冲击脉冲。在所有受抑全反射的情况下，我们得到了相位延迟和群延迟的超光速行为。
2001-11-27 physics.optics
Total reflection and transmission by epsilon-near-zero metamaterials with defects
在这项工作中，我们研究了通过ε近零超材料波导嵌入缺陷的波传输。我们表明，通过调整的缺陷的几何尺寸和材料特性，全反射，甚至传输可以获得，尽管ε-近零材料与自由空间的阻抗失配。我们的工作可以大大简化零折射率材料波导应用的设计，消除了对磁导率的依赖。
2010-12-23 physics.optics
Total Internal Reflection and the Related Effects
本文介绍了N.Kristoffel早期论文的英文翻译，该论文以俄语发表于1956年塔尔图国立大学第42期论文集第94 -112页。它反映了塔尔图国立大学（爱沙尼亚）在1950年代对全内反射和相关效应所做的工作。这篇论文可能会引起科学界的兴趣，因为它在很长一段时间内都不为人所知。提到的N.Kristoffel的概念性论文包括全反射光束的横向位移的预测作为中心结果。
2014-03-17 physics.optics
Total Internal Reflection of Orbital Angular Momentum Beams
研究了具有轨道角动量的光束在全内反射下的行为。这是在两个互补的实验研究：在第一个实验中，我们研究的OAM光束的几何位移后，全内反射（古斯-汉兴和Imbert-Fedorov位移，为每个空间和角度的变化），并在第二个实验中，我们确定的OAM模式的光束光谱的变化，再次全内反射。因此，我们发现，在第一种情况下，移位是独立的OAM和光束聚焦，而在第二种情况下，修改的OAM频谱发生依赖于输入的OAM模式，以及对光束聚焦。本文从实验和理论两个方面进行了研究。我们还展示了两种方法，一方面是光束移位，另一方面是OAM光谱变化，理论上是相关的。
2012-08-21 physics.optics
Numerical simulation of the electromagnetic wave reflection from 2D random semi-infinite strongly scattering media
本文通过结合傅里叶模态法与超胞方法，数值模拟二维随机半无限强散射介质中的电磁波反射，验证了两种方法在求解复杂介质麦克斯韦方程组系综平均解时的收敛性与一致性。
2023-03-29 physics.comp-ph physics.optics
Efficient optical path folding by using multiple total internal reflections in a microcavity
我们建议使用一个非对称的谐振微腔的有效生成的光路是远远长于腔的直径。光路在腔体内沿星形多边形周期轨道形成，该轨道是稳定的且受全内反射限制。我们根据这个想法制作了一个半导体器件，平均直径为0.3 mm，实验上实现了2.79 mm的路径长度。
2014-10-09 physics.optics
Beneath and beyond frustrated total reflection: a practical demonstration
针对受抑全内反射，本文以入射角而非膜厚为扫描变量建立归一化理论，并通过空气或水层分隔双棱镜的本科演示实验验证了反射与透射结果。
2024-03-04 physics.optics
Electromagnetic theory of Helicoidal Dichroism in reflection from magnetic structures
本文提出了具有一般对称性的面内磁结构反射轨道角动量光束的经典电磁理论框架。根据磁化对称性，我们发现由于磁光相互作用和不对称的远场强度分布，反射光束的OAM含量的变化。这导致三种类型的磁螺旋二向色性（MHD），当切换入射光束的OAM、磁化符号或两者时观察到。在充分对称的情况下，我们建立了解析公式，将实验上可获得的MHD信号连接到$10\%$的磁光克尔效应（MOKE）常数。磁涡旋是特别有启发性和有前途的目标，为此，我们在联合出版物XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX…
2020-05-25 cond-mat.str-el physics.optics
Multispectral narrowband frustrated total internal reflection filter with inclusions of plasmonic nanoparticles
本文研究了含纳米颗粒的受抑全内反射薄膜滤波器，发现等离子体效应能将滤波器带宽分裂为多条窄带光谱线，并使入射光束角向分裂为多束输出光。
2023-07-29 physics.optics
Radiation from a semi-infinite unflanged planar dielectric waveguide
本文用迭代法研究了TM极化情况下开口无凸缘平面介质波导的辐射发射。该方案的第一步导致波导内外的反射系数和电磁场的近似值。结果表明，对于有关的一维量子力学中阶跃势的反射问题和电磁平面波在半空间中的菲涅耳反射问题，迭代格式与精确解是一致的。
2013-09-21 physics.optics
Electromagnetic waves reflection, transmission and absorption by graphene - magnetic semiconductor - graphene sandwich-structure in magnetic field: Faraday geometry
从理论上研究了石墨烯-磁性半导体-石墨烯多层结构的电动力学性质。分析了石墨烯-半无限磁性半导体和石墨烯-磁性半导体-石墨烯多层结构中石墨烯层对电磁波传播的影响。计算了这种结构对电磁波的反射率、透射率和吸收率随频率和场的变化关系。分析了结构厚度的尺寸效应。已经显示了通过外部磁场有效控制石墨烯-磁性半导体-石墨烯三明治结构的电动力学性质的可能性。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room temperature plasmon laser by total internal reflection
等离子体激元激光器在光的衍射极限以下产生并维持强烈的相干光场，具有显著增强光-物质相互作用的独特能力，为生物传感、数据存储、光刻和光通信带来了全新的能力。然而，这些重要的应用需要室温操作，这仍然是一个主要的障碍。本文报道了一种室温半导体等离子体激元激光器，它既具有强腔反馈又具有1/20波长的光限制。强反馈来自于表面等离子体的全内反射，而约束使自发发射率提高了20倍。
2010-04-23 physics.optics
Highly angular resolving beam separator based on total internal reflection
我们提出了一种分离叠加光束的光学元件，这些光束仅在角度上不同。光束通过在两个棱镜之间的空气间隙处的全内反射进行角度分辨和分离。作为一个展示应用，我们展示了不同的衍射级的叠加光束的分离直接后面的声光调制器的工作波长为800 nm。波长以及组件尺寸可以很容易地适应，以满足各种应用的要求。所提出的光学元件允许减小光束路径的长度，从而减小激光系统的尺寸和复杂性。
2019-06-28 physics.optics
Theoretical and numerical analysis of current-driven electromagnetic homogenization and the problem of effective medium parameters for finite samples
人工周期性复合材料（超材料）对电磁波的反射和折射只有在明确考虑介质边界和正确确定介质的两个有效参数--折射率和阻抗时，才能用有效介质理论精确地模拟。考虑无限周期复合材料的理论不满足上述条件。因此，它们不能以期望的精度通过有限样本对反射和透射进行建模，并且对于基于超材料的器件的设计没有用。作为一个有指导意义的例子，我们认为“电流驱动”的均匀化理论，这是最近得到普及。我们应用这个理论的情况下，一维周期性介质，其中精确和均匀化的结果可以得到解析的封闭形式。我们发现，超出了众所周知的零细胞的限制，电流驱动的均匀化的结果是不一致的确切的反射和透射特性的平板。
2013-09-23 physics.optics
Total Internal Reflection for Effectively Transparent Solar Cell Contacts
提出了一种消除太阳能电池正面金属接触引起的光电流损失的新策略，并进行了模拟和测试。通过将低折射率的三角形横截面线放置在触点的顶部上，低折射率三角形和周围材料的界面处的全内反射可以将光引导远离金属并进入光敏吸收体。模拟表明，任何入射角的损失都可以消除，并且每年的能量生产与金属化面积相称的改进是可能的。进行了原理验证实验，以消除商业太阳能电池的母线接触的反射损失。空间分辨的激光束感应电流测量表明，由于母线的反射损失减少了空隙与三角形横截面。
2016-10-04 physics.optics
Total internal reflection and evanescent gain
当光从高折射率介质入射到低折射率介质上时，对于大的入射角发生全内反射。我们考虑的情况下，低指数介质是活跃的。通过调用其最基本的形式的因果关系，我们认为，倏逝增益可能会出现或可能不会出现，这取决于介电常数函数的分析和全局属性。对于传统的弱增益介质，我们表明，有一个绝对的不稳定性与无限的横向尺寸。这种不稳定性可以忽略或消除在某些情况下，其中倏逝增益占主导地位。
2011-10-15 physics.optics
The total energy--momentum tensor for electromagnetic fields in a dielectric
线性电介质中电磁场的能量-动量张量有多种表述.总的能量-动量张量，由电磁和物质组成，必须是唯一的。我们讨论了总能量-动量张量的构造和相应的守恒律。
2017-11-06 physics.optics
Breakthroughs in Photonics 2014: Relaxed Total Internal Reflection
全内反射（TIR）是一种普遍存在的现象，用于从波导和谐振器到激光器和光学传感器的光子器件中。控制这种现象和光限制是未来在同一硅平台上集成纳米电子学和纳米光子学的关键。我们在2014年引入了弛豫全内反射的概念，以控制TIR过程中产生的倏逝波。这些未受抑制的倏逝波是光子器件不可避免地受到衍射限制并且无法小型化的根本原因。我们的关键设计概念是设计的各向异性的介质中的倏逝波延伸，从而允许没有任何金属组件的趋肤深度工程。在这篇文章中，我们给出了我们的方法的概述，并比较它的关键类的光子器件，如等离子体波导，光子晶体波导和槽波导。我们展示了我们的工作如何克服光子学纳米级光限制与完全透明的电介质中的一个长期存在的问题。
2015-11-14 physics.optics
Observation of Brewster's effect for transverse-electric electromagnetic waves in metamaterials: Experiment and theory
我们在实验上实现了用超材料产生横电磁波的布儒斯特效应。在电介质中，布鲁斯特无反射效应只出现在横磁波中。然而，理论上预测，在相对磁导率r不等于1的条件下，TE波会出现布鲁斯特效应。我们利用时域有限差分法设计了一个μ r为1的开口环谐振器阵列作为超材料。在3 GHz区域进行反射测量，并确认了在特定入射角下反射波的消失。
2006-05-19 physics.optics
Effects of thermal gradients on total internal reflection corner cubes
通过全内反射（TIR）操作的未涂覆的角隅棱镜回射器（CCR）比它们的金属涂覆的类似物更不易受内部加热的影响，在后表面上没有吸收体。即便如此，在CCR内引起差异加热的环境将导致入射波前的热透镜效应，从而引入通常将降低偏振敏感远场衍射图案（FFDP）的中心辐照度的像差。在本文中，我们表征的轴向和径向温度梯度的TIR CCR的敏感性。我们提出了模拟的FFDPs的关键输入偏振和入射角，并提供了一个广义的分析模型，近似的行为的中心辐照度的温度差被引入。
2013-09-25 physics.optics
Andreev reflection assisted lasing in an electromagnetic resonator coupled to a hybrid-quantum-dot
从理论上研究了当外加直流偏置电压使两能级混合量子点（hQD）脱离平衡时，耦合到hQD上的单模电磁谐振腔的激光器（脉塞）。利用hQD的非平衡格林函数形式和半经典激光方程，我们确定了系统的相关物理量。我们发现，由于Andreev反射和Floquet-Andreev侧共振的形成，在适当的栅压和一定的阈值偏置电压及谐振器阻尼因子以上，二能级量子点具有非零增益谱，在超导能隙的频率范围内，系统可以产生激光。此外，我们的结果表明，根据谐振器的阻尼因子和特定阈值偏置电压以上，激光发射可能是由于Andreev共振和Floquet-Andreev侧共振之间的单电子跃迁或级联电子跃迁造成的。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamical tuning between nearly perfect reflection, absorption, and transmission of light via graphene/dielectric structures
实现对电磁波的反射$(R)$、吸收$(A)$和透射$(T)$的明确控制是量子光学中的关键目标。为此，通常利用由具有不同光学特性的元件组成的混合结构，以便实现诸如对于入射光的高$R$或高$A$的特征。一个理想的目标是能够在同一器件内在几乎完美的反射、吸收和透射的所有三种状态之间进行调谐，从而在情况$R\to 1$、$A\to1$和$T\to1$之间动态地交换。我们在这里表明，在每一侧与石墨烯层接合的电介质允许精确地实现这一点：通过仅调整石墨烯的费米能级，可以在THz区域及以下达到所有三个区域。此外，我们表明，在系统中的圆柱形缺陷的列入提供了不同类型的控制的电磁波的散射的石墨烯层的装置。
2016-12-05 physics.optics
Polarization and far-field diffraction patterns of total internal reflection corner cubes
许多角隅棱镜或回射器经由未涂覆的后表面采用全内反射（TIR）。从通过角隅棱镜的六个独特路径出现的不同椭圆偏振状态通过在六个路径之间引入各种相位延迟而使远场衍射图案复杂化。在本文中，我们提出了一个计算框架，以评估偏振通过TIR角隅棱镜的任意入射角和输入偏振状态，提出了关键的正常入射条件下的示例输出。我们还描述了一种方法来产生远场衍射图案的偏振分析，呈现代表性的图像-分解成正交偏振，并表征关键情况。偏振态和远场衍射图样的实验室确认。
2013-09-25 physics.optics
Polarization modulation by tunable electromagnetic metamaterial reflector/absorber
提出了一种利用可调谐超材料反射/吸收器反射电磁波的偏振调制方案。通过构造由二极管耦合的谐振单元的超材料，我们证明了正交偏振入射波的电磁反射可以通过调节相应二极管上的偏置电压来独立地调谐。由于这一特性，反射的电磁波可以被电控制成在谐振频率处具有从0 °到90 °的连续可调方位角的线偏振，或者在离开谐振频率时具有可调主轴方位角的椭圆偏振。通过数值模拟和微波波段的实验测量，验证了所提出的性质，这使我们能够灵活地电调制电磁波的偏振态。
2010-10-21 physics.optics
Evaluation of surface roughness of metal films using plasmonic Fano resonance in attenuated total reflection
利用表面等离子体激元（SPP）进行衰减全反射（ATR）是一种从反射光谱中的凹陷位置来评估SPP的色散关系的方法。然而，最近的研究表明，下降从SPP共振中被取代，因为它们是由一种Fano共振产生的，即，SPP共振激发时的共振反射过程与非共振激发时的直接反射过程之间的干扰。这一结果表明，很难实现的系统性能的分散关系的SPP可以使用ATR方法进行表征。在这项研究中，我们调查的表面粗糙度的影响，由于在点蚀的初始阶段创建的纳米级凹坑的ATR光谱，从法诺共振的观点。使用时间耦合模方法，它表明，在ATR的Fano共振是由直接反射的相位变化，因为在金属表面上的吸收引起的，和光谱形状由这个相位，以及外部（辐射）衰减率的比率共振模式的总衰减率确定。此外，它被澄清，从ATR光谱中提取的内部和外部衰减率提供腐蚀信息，如金属膜的有效厚度和凹坑分布的随机性。
2019-09-15 physics.optics
Bessel beam through a dielectric slab at oblique incidence: the case of total reflection
贝塞尔光束斜入射到折射率为n> n 1的介质中的介质平板上，可以简单地通过将贝塞尔光束展开成与光束轴成相同角度的一组平面波来研究。在本文中，我们研究了贝塞尔光束的冲击，在斜入射到一个层，以这样的方式，每个平面波分量的冲击与一个角度大于临界角。
2005-05-24 physics.optics
Classical electromagnetic model of surface states in topological insulators
拓扑绝缘体被经典地建模为各向同性的介电-磁性体，其体块中存在磁电赝标量$Ψ$，而其表面是无电荷和无电流的。通过设置$Ψ\equiv0$并结合由导纳$γ$表征的表面电荷和电流密度来获得替代模型。对拓扑绝缘体半空间中平面波反射和折射的分析表明，反射系数和透射系数中的参数$Ψ$和$γ$相同，这意味着这两种经典模型在任何散射情况下都不能区分。然而，由于$Ψ$从适用于拓扑绝缘体所占据的任何区域的麦克斯韦方程组中消失，并且由于表面态作为受保护的导电态存在于拓扑绝缘体上，因此必须选择替代模型。
2016-01-11 physics.optics
Goos-Hänchen shifts in frustrated total internal reflection studied with wave packet propagation
研究了用波包传播法研究受抑全内反射（FTIR）中的古斯-汉兴（GH）位移。在透射系数的一级近似下，GH位移与稳相法给出的表达式完全一致，从而使一个渐近常数随入射角的变化以两种不同的方式饱和。在二阶近似下，由于束宽的改变，GH位移总是与气隙宽度有关。结果表明，在小入射角下，随着光束宽度的减小，二阶修正的GH位移增大;在大入射角下，随着光束宽度的减小，GH位移减小。这些现象提供了更好的理解隧道延迟时间的FTIR。
2009-04-16 physics.optics
Goos-Hänchen shifts of an electromagnetic wave reflected from a chiral metamaterial slab
将Artmann公式应用于TE偏振入射波，我们从理论上证明了在手性超材料板的反射的伪Brewster倾角附近的Goos-Hänchen（GH）位移可以大大增强。GH位移观察到的反射场的平行和垂直分量。此外，还发现GH位移不仅与平板厚度和入射角有关，还与手征介质的本构参数有关。特别是当入射角接近LCP波的全反射临界角时，可以获得GH位移的显著增强。最后，通过对高斯光束的数值模拟，验证了稳态相位分析的有效性。
2009-06-25 physics.optics
Gate-controlled mid-infrared light bending with aperiodic graphene nanoribbons array
石墨烯等离子体纳米结构能够实现从中红外到太赫兹频率的电磁能量的亚波长限制。通过利用在等离子体纳米结构的共振频率附近的光谱变化的光散射相位，可以控制入射光束的反射角度。我们证明，通过基于麦克斯韦方程组的全波电磁模拟，通过使用石墨烯纳米带的非周期性阵列的中红外线光束的反射角度的电控制，其宽度被设计为产生空间变化的反射相位分布，其允许朝向预定义方向的远场准直光束的构造。
2014-12-02 physics.optics
Unusual reflection of electromagnetic radiation from a stack of graphene layers at oblique incidence
我们研究了电磁辐射与单层石墨烯和一堆平行石墨烯片在任意入射角下的相互作用。结果表明，横向电磁波（或p-极化波）和横向电场波（或s-极化波）的性质是不同的。特别地，当光来自具有较高介电常数的介质时，单层石墨烯的吸光度在全内反射角度处对于p（s）偏振达到最小（最大）。在石墨烯上方和下方的介质的相等介电常数的情况下，对于掠入射，石墨烯对于p偏振波几乎是100%透明的，并且充当用于s偏振的可调谐反射镜。这些效果对于石墨烯片的堆叠增强，因此该系统可以作为宽带偏振器工作。它进一步表明，石墨烯层的周期性堆叠具有一维光子晶体的性质，在某些频率处具有间隙（或阻带）。当入射EM波从该光子晶体反射时，石墨烯导电性的可调谐性使得控制间隙成为可能，并且该结构可以作为可调谐光谱选择性反射镜操作。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction of the Electromagnetic p-Waves with Thin Metal Films
首次证明了对于厚度不超过表层厚度的金属薄膜，该问题允许任意边值问题的解析解。分析了透射系数、反射系数和吸收系数与入射角、膜厚和镜面反射系数的关系。
2010-10-11 math-ph math.MP physics.optics
Interaction of the Electromagnetic S-Wave with the Thin Metal Film
它示出，对于薄金属膜，其厚度不超过皮肤层的厚度，该问题允许任何边界条件下的解析解。分析了电磁波的透射、反射和吸收系数与入射角、层厚、镜面反射系数和电磁场振荡频率的关系。
2010-10-07 math-ph math.MP physics.optics
Total transmission and total reflection of acoustic wave by zero index metamaterials loaded with general solid defects
本文研究了声波在含有一般固体缺陷的零折射率超材料波导中的传输特性。通过调整固体缺陷的参数可以实现全透射和全反射。我们全面地研究了固体缺陷的纵/横波速度对声波在波导中传播的影响。一个二维（2D）的零折射率的声学晶体（AC）系统被用来实现这些有趣的传输特性。因此，我们的工作提供了更多的可能性，通过ZIM操纵声波传播。
2013-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electromagnetic modes in dielectric equilateral triangle resonators
分析了介质腔的谐振电磁模式，介质腔的截面为等边三角形，折射率为n，周围是折射率为n '的均匀介质。场限制仅在保持内部电磁场的全内反射所需的要求下确定，与腔体外部的指数衰减的倏逝波相匹配。被认为是二维电磁学，与垂直于截面的坐标没有依赖性，因此，独立的横向电（TE）和横向磁（TM）的极化分别描述。六个平面波的线性组合在腔内是足够的，其波矢量通过120度旋转相关，并且其相位通过菲涅耳反射系数相关。一般情况下，当折射率比N=n/n'接近2时，模谱变得稀疏，最小模频率迅速增加。对于特定的量子数和N，TM模式的频率低于TE模式。假设倏逝边界波在三角形顶点处逃逸，则TE模式通常被发现具有比TM模式更大的腔内场约束和高得多的品质因数。
2005-07-02 physics.optics
Functional control of anomalous reflection via engineered metagratings without polarization limitations
本研究提出一种逆向设计方法，通过在平坦金属表面构建周期性空气凹槽的简单超光栅结构，在无偏振限制下实现电磁波异常反射的功能控制，为波前工程等领域提供新途径。
2024-09-23 physics.app-ph physics.optics
Conservation of Angular Momentum, Transverse Shift, and Spin Hall Effect in Reflection and Refraction of Electromagnetic Wave Packet
提出了一种解决偏振高斯光束在两种透明介质界面上反射/折射问题的方法。计算了梁的重心横向位移。它们总是满足光束的总角动量守恒定律，然而，在一般情况下，不满足单个光子的守恒律，由于在两通道波散射中缺乏“哪条路径”的信息。分析了反射/折射光束的场结构。在线性偏振光束的散射中，相反螺旋度的光子在光束的相对边缘处积累：这是光子的自旋霍尔效应，其可以在散射光束的交叉偏振分量中记录。
2006-03-10 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Electromagnetic fields and boundary conditions at the interface of generalized transformation media
本文研究了两种相变介质之间或相变介质与真空之间的界面。严格从变换光学的角度来看，在这样的接口的边界条件的后果是解决在两个不同的方式。首先，我们分析了一类受限制的无反射接口，变换光学的工具允许描述的电磁场的接口两侧的麦克斯韦方程组的相同的真空解决方案。在第二步中，我们研究两个任意变换介质之间的接口。这种分析被推广到作者最近提出的变换光学的推广。作为一个基本的应用程序，它示出了如何在真空和均匀和各向同性的介质与任意和独立的介电常数和磁导率之间的接口的反射和折射的标准法律可以理解在一个完全几何的方式通过使用广义变换光学。
2009-12-14 physics.optics
Absolute Position Total Internal Reflection Microscopy with an Optical Tweezer
提出了一种基于光镊的全内反射显微镜（TIRM）的非侵入式原位标定方法，大大扩展了该技术的能力。我们表明，通过仅进行简单的修改的基本TIRM传感设置和程序，探针粒子的相对于电介质界面的绝对位置可以被称为具有优于10 nm的精度，从表面的距离大于1 $μ$ m。与传统的TIRM方法相比，这表示误差提高了约10倍，测量范围提高了3倍。该技术的优势在于直接测量探针粒子的散射强度与原位高度分布，而不是依赖于计算或不精确的系统模拟进行校准。为了证明改进的多功能性的TIRM方法的可调谐性，精度和范围方面，我们展示了我们的结果为受阻的近壁扩散系数的球形介电粒子。
2014-09-02 physics.optics
Decomposition of the Total Electromagnetic Momentum in a Linear Dielectric into Field and Matter Components
亚伯拉罕-闵可夫斯基电磁动量争论的长期解决方案是基于将封闭连续电动力学系统的总动量分解为单独的场和物质分量。使用一个简单的线性电介质的微观模型，我们推导出拉格朗日方程的电偶极子的运动，并表明，电介质可以被视为一个固定的简谐振子的集合，由电场驱动，并产生一个极化场的响应。宏观的能量和动量是根据电、磁和极化场来定义的，这些场作为电磁辐射脉冲一起穿过电介质。我们的结论是，宏观能量和宏观动量是完全电磁性质的一个简单的线性电介质在没有显着的反射。
2013-10-21 physics.optics
Micromirror total internal reflection microscopy for high-performance single particle tracking at interfaces
单粒子跟踪在生命和物理科学中有着广泛的应用，可以观察和表征纳米和微观运动。基于双折射的方法非常适合高背景环境，例如跟踪细胞内或细胞上的脂质或蛋白质，这是由于优越的背景抑制。当定位精度和成像速度由于原则上无限的光子预算而至关重要时，基于散射的检测是优选的。在这里，我们表明，基于微镜的全内反射暗场显微镜，使背景抑制以前只报道的干涉散射显微镜，导致在nm定位精度在6 $μ$ s曝光时间为20 nm的金纳米粒子与25 × 25 $μ$ m $^{2}$的视野。我们展示了我们的实施能力，通过表征亚纳米确定性流的20纳米金纳米粒子在液-液界面。我们的研究结果接近背景抑制，定位精度和时间分辨率的最佳组合，可实现与纯散射为基础的成像和跟踪的纳米粒子在规则的接口。
2021-03-17 physics.optics
Coating-free monolithic fused silica resonator via total internal reflection for precision laser stabilization
LIGO Laboratory, Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系LIGO实验室）；Montclair State University（蒙克莱尔州立大学）
针对光学参考腔薄膜涂层布朗噪声限制精密计量的问题，研究人员研发出基于全内反射的无涂层单片熔融石英谐振器，模式体积达现有同类最大，可用于激光稳频及精密计量，为突破频率稳定极限提供新路径。
2026-08-03 physics.optics
