Transmutation of singularities and zeros in graded index optical instruments: a methodology for designing practical devices
我们描述了一种设计方法，用于修改梯度折射率光学仪器的折射率分布，将奇点或零在其折射率。该工艺保持了器件性能，同时产生了全介电的渐变轮廓，不需要具有不切实际值的材料，并且与边界介质阻抗匹配。这是通过使用变换光学的形式来变换奇点（或零点）来实现的，但是具有要求坐标变换的梯度连续的附加边界条件。当空间变化的介电常数和磁导率分布被缩放到可实现的值时，该附加的边界条件确保设备与边界介质阻抗匹配。我们演示了伊顿镜头的一些细节的方法，然后描述的配置文件的“不可见的光盘”和“多极”镜头。
2014-01-13 physics.optics
Photonic band structure and effective medium properties of doubly-resonant core-shell metallo-dielectric nanowire arrays: low-loss, isotropic optical negative-index behavior
我们从理论和数值上研究了核壳结构金属半导体纳米线阵列的光域光子能带结构。计算了相应的负折射率光子带，得到了各向同性的等效面。的有效（负）的介电常数和磁导率，检索从S参数，是用来比较这样的纳米线阵列的性能与均匀介质中的典型的例子，如折射通过棱镜和平面透镜聚焦。发现非常好的一致性，确实确认了纳米线阵列作为低损耗、各向同性（2D）和体光学负折射率超材料的有效介质行为。事实上，引入无序是为了进一步强调其鲁棒性
2015-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
2-D isotropic negative refractive index in a N-type four-level atomic system
该研究通过正交信号场和耦合驻波场耦合N型四能级原子系统，实现了二维各向同性负折射率，同时具备负介电常数和负磁导率，为左手材料研究提供了新方案。
2024-03-17 physics.optics quant-ph
Excitation of radiationless anapole mode of isotropic dielectric nanoparticles with tightly focused radially polarized beam
高折射率介电纳米球可以被激发并且仍然保持无辐射。提出了一种激发高折射率各向同性介质纳米球非辐射偶极子模的方法。在紧密聚焦的径向偏振光束照射下，主要贡献的电偶极子模式和磁模式可以为零，只有微弱的电四极对总散射有贡献。在$4π$结构下，利用两束反向传播的径向偏振聚焦光束形成的驻波照明，可以激发出理想的无辐射阳极。
2016-02-25 physics.optics
High symmetry versus optical isotropy of a negative index metamaterial
光学各向同性超材料是实现亚波长成像系统所必需的材料。乍一看，人们会认为它们的设计应该基于表现出立方对称性的晶胞，立方对称性是最高的晶体对称性。预期这是一个充分条件，因为通常假设光不能解析MM的空间细节，但经历有效介质的性质，然后是光学各向同性的。在这项工作中，我们挑战这个假设，通过分析分解立方体在骨架（SCIC）负折射率MM的色散关系的等距面。我们表明，这个MM基本上是光学各向同性的，但不是在光谱域中，它表现出负折射。这方面的贡献的主要目标是介绍一种工具，允许探测的MM对光学各向同性。
2010-01-31 physics.optics
Integrable isotropic profiles for polarized light
本文研究了偏振光在各向同性折射率剖面中传播时偏振对介质对称性的破坏，提出了一种构建偏振相关折射率的方案以恢复初始剖面的所有对称性，并在 Luneburg 和 Maxwell 鱼眼剖面上验证了该方案。
2022-10-04 physics.optics
Designing Refractive Index Fluids using the Kramers-Kronig Relations
对于许多光学应用，精确地调谐液体的折射率是有利的。在这里，我们利用光学中一个成熟的概念来实现这一目的。Kramers-Kronig关系提供了（实际）折射率的光谱变化与吸收系数之间的物理联系。特别地，吸收系数的急剧光谱变化引起在该变化的光谱附近的折射率的增强或减小。通过使用明亮的商品染料，满足这一吸收要求，我们证明了使用的Kramers-Kronig关系预测拨号在水溶液中的折射率值，否则只能达到有毒的专业液体。
2020-03-27 physics.app-ph physics.optics
When does the choice of the refractive index of a linear, homogeneous, isotropic, active, dielectric medium matter?
对于线性、均匀、各向同性、有源、介电材料的折射率有两种选择。任何一种选择都足以获得频域解：（i）平板、球体和其他有界物体的散射;（ii）导波在均匀填充、横截面均匀、具有完美导电壁的直波导段中的传播;以及（iii）由于平面透镜的成像。对于半空间问题，正确的选择确实很重要，但这个问题是不现实的。
2007-11-27 physics.class-ph physics.gen-ph physics.optics
Negative refraction in (bi)-isotropic periodic arrangements of chiral SRRs
提出并证明了由手性开口环谐振器周期性排列制成的双各向同性和各向同性负折射率（NRI）三维超材料。这些超材料的特性和设计的分析理论提供和验证仔细的全波电磁模拟。研究结果为设计由单一夹杂物制备的三维双各向同性和各向同性NRI超材料奠定了基础。
2007-12-21 physics.optics
Metallo-dielectric core-shell nanospheres as building blocks for optical 3D isotropic negative-index metamaterials
显示出在自然存在的介质中无法获得的电磁特性的材料，即所谓的超材料，最近一直是并且仍然是光学和材料物理与工程中最活跃的领域之一。在这些性质中，最有吸引力的一个是亚衍射分辨能力预测的介质具有折射率为-1。在这里，我们提出了一个全3D，各向同性的超材料与强大的电和磁响应的光学制度的基础上，球形金属介电核壳纳米球。磁响应源于具有高折射率的电介质壳的最低磁偶极共振，并且可以被调谐以与负责电响应的金属芯的等离子体共振一致。由于响应不是源于结构之间的耦合，因此不需要施加特定的周期性布置。此外，由于组分的几何形状，超材料本质上是各向同性和偏振无关的。它可以用当前的制造技术用诸如银（芯）和硅或锗（壳）的材料来实现。对于这些特定的现实设计，超材料在1.2-1.55微米的范围内呈现负折射率。
2011-11-07 cond-mat.other physics.optics
Ultra low-loss, isotropic 2D optical negative-index metamaterial based on hybrid metal-semiconductor nanowires
在过去的几年里，许多令人着迷的和以前几乎无法想象的特性被预测为那些新颖的，人造的，人造的材料，所谓的超材料，被证明不仅是一个有形的现实，但一个非常有用的。然而，在这个新发现的领域中，许多最好的成就远没有直接转化为在许多方面更有趣的高频范围，而不仅仅是技术困难，而且还有概念上的困难。在具有负折射率的光学超材料（通常称为负折射率超材料（NIM））的领域中，特别重要的是同时实现系统的强响应和低相关损耗的问题。在目前的工作中，我们证明了使用混合金属-半导体纳米线获得各向同性光学NIM的可能性，具有非常强的电和磁响应，表现出极低的损耗（约两个数量级优于目前的光学NIM）。
2012-10-29 cond-mat.other physics.optics
On metallic gratings coated conformally with isotropic negative-phase-velocity materials
差分方法（也称为C方法）的应用，平面波衍射的一个完美的传导，正弦波纹金属光栅涂有线性，均匀，各向同性，无损介电磁性材料表明，涂层材料的负折射率可以提供增强的最大非镜面反射效率相比，涂层材料的正折射率。
2007-10-30 physics.class-ph physics.optics
Designing Refractive Index Fluids of Food Dye for Light Propagation through Scattering Media
本研究提出利用食品染料酒石黄设计折射率流体以增强并控制光在散射介质中的传播，通过光谱法和椭圆偏光法分析其光学特性，证实了食品染料在生物医学成像等领域的经济环保应用潜力。
2025-04-28 physics.app-ph physics.optics
Localization length calculations in alternating metamaterial-birefringent disordered layered stacks
本文对非相关厚度无序条件下的超材料-双折射交替随机叠层中的局域化长度进行了详细的理论和数值分析。当考虑“标准”各向同性层（具有正折射率）而不是超材料层时，最近已经报道了类似的结构来抑制$\it{p}$ -偏振光的布鲁斯特离域，从而提供了产生偏振不敏感的宽带反射的通用手段。然而，与平均层厚度$a_0$相比，这种局部化的增强对于短波长$λ$是有效的。在较高的波长，我们恢复布鲁斯特异常$\it{p}$偏振态阻碍了显着的本地化的光。为了在更宽的波长范围内实现更好的定位，我们用负折射率超材料取代了传统的各向同性层，在近红外范围内呈现低损耗和恒定的折射率。其结果是，我们的数值计算表现出线性依赖的本地化长度与$λ$（在区域$5 <λ/a_0 < 60$）减少布鲁斯特异常在两个以上的数量级相对于标准的各向同性计划在斜入射。这种增强的本地化实际上是独立的厚度无序的种类，也举行弱折射率无序。
2015-05-31 physics.optics
Three-dimensional chiral microstructures fabricated by structured optical vortices in isotropic material
光学涡旋作为一种具有螺旋相位波前和环形强度分布的结构光束，已被用于在金属中制作手征结构和在各向异性偏振相关偶氮苯聚合物中制作螺旋图案。然而，在各向同性聚合物中，由于光学涡旋的二维甜甜圈强度分布，所制造的微结构通常被限制为非手性圆柱形几何形状。在这里，我们开发了一个强大的战略，实现手性微结构在各向同性材料的涡旋光束和平面波的同轴干涉，产生三维（3D）螺旋光场。这种同轴干涉光束是通过设计由方位位相和等位相组成的全息图加载在液晶空间光调制器上而产生的。然后，在同轴飞秒激光干涉下，在各向同性聚合物中实现了三维手性微结构，其手性由拓扑电荷控制。进一步的研究表明，螺旋波瓣和手征分别是由干涉图样和螺旋相位波前引起的。该技术简单、稳定、易操作，在光镊、光通信、超材料快速制备等方面具有广泛的应用前景。
2016-08-03 physics.optics
Invariance property in inhomogeneous scattering media with refractive-index mismatch
平均光程不变性是散射介质在均匀各向同性辐射照射下的一个重要性质。在这里，我们调查的情况下，非均匀介质的折射率不匹配的外部环境之间，也在他们的子域。通过引入平均路径长度值的依赖于折射率的校正，不变性性质保持有效。这是在各向同性和均匀辐射下的介质中辐射转移方程的定态解的结果。理论结果与三维和二维介质的数值模拟结果一致。
2020-10-07 physics.comp-ph physics.optics
Uniform Refraction in Negative Refractive Index Materials
本文研究分隔含负折射率介质的光学表面构造，提出矢量形式 Snell 定律以分析近场与远场中的均匀折射，并揭示近场表面可呈非凸非凹形态。
2015-01-13 physics.optics
On resolving the refractive index and the wave vector
一般（可能是主动的）线性，各向同性，均匀，非空间色散介质的折射率和波矢量的识别进行了讨论。负折射的正确条件必须包括介电常数和磁导率函数$ε=ε(ω)$和$μ=μ(ω)$的全局特性。另一方面，可以在单个频率（$\reε/|ε|+\reμ/|μ|<0$）处识别左手性的充分必要条件。在斜入射到半无限的，积极的媒体，它被解释为波矢量一般失去其通常的解释为真正的频率。
2006-11-20 physics.optics
Electrical control of surface-wave propagation at the planar interface of a linear electro-optic materials and an isotropic dielectric material
表面波可以在线性电光（EO）材料和各向同性电介质材料的平面界面上传播，对于EO材料的取向角和各向同性材料的折射率的有限范围。这些范围可以通过施加直流电场来控制，并且取决于直流电场的大小和方向。因此，表面波的传播可以通过利用普克尔斯效应来电控制。
2007-11-11 physics.class-ph physics.optics
Geodesic conformal transformation optics: manipulating light with continuous refractive index profile
共形变换光学提供了一种简单的方案，用于操纵具有非均匀各向同性折射率的光线。然而，在不同的虚拟黎曼面的分支切口处，折射率分布通常是不连续的，从而影响功能。为此，我们提出了一种基于测地线透镜概念的保角变换光学方法。所要求的是连续的折射率分布的折射率，这表明几乎完美的性能设计的设备。我们证明了这样一个建议，实现共形透明和反射。我们还可以通过两种技术利用理想电磁导体来进一步实现共形隐形斗篷。测地线的概念也可以应用于其他二维的服从亥姆霍兹方程的波。
2018-02-07 physics.optics
Dyakonov-Tamm wave at the planar interface of a chiral sculptured thin film and an isotropic dielectric material
表面波，这里称为Dyakonov-Tamm波，可以存在于各向同性电介质材料和手性雕刻薄膜（STF）的平面界面处。由于手性STF的周期性非均匀性，与各向同性介电材料和柱状薄膜的平面界面处存在Dyakonov波的情况相比，各向同性材料的折射率的范围较小，但界面平面中的传播方向的范围大得多。
2007-06-28 physics.class-ph physics.optics
Polarization-independent isotropic nonlocal metasurfaces with wavelength-controlled functionality
由于超颖表面设计的最新发展，平面光学器件在使传统的、笨重的光学元件小型化方面已经显示出巨大的进步。这种设计的具体应用包括空间差异化和自由空间的压缩。然而，为这样的应用设计的超颖表面通常是偏振相关的，并且被设计用于单个功能。在这项工作中，我们通过在光子晶体平板中设计具有简并带曲率的导频共振，引入了一种偏振无关的超颖表面结构。我们的设备可以执行自由空间压缩和空间微分时，在不同的频率在正常的入射操作。这项工作展示了色散工程在超颖表面设计中的前景，以创建具有偏振无关功能的MEMS器件。
2021-12-13 physics.app-ph physics.optics
Three-dimensional metamaterials with an ultra-high effective refractive index over broad bandwidth
作者介绍了一种通用机制，基于静电和静磁的考虑，设计三维同位素超材料，具有增强的折射率在一个非常大的频率范围。该机制允许在不使用谐振元件的情况下几乎独立地控制有效介电常数和磁导率。
2008-04-14 physics.gen-ph physics.optics
Negative Refraction in isotropic achiral and chiral materials
本研究探讨各向同性非手性与手性材料中的负折射现象，指出无需双负区间，在介电常数与磁导率实部异号的频率下即可发生，通过Drude-Lorentz等模型分析了相关光学特性。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Influence of the sign of the refractive index in the reflectivity of a metamaterial surface with localized roughness
为了研究超材料的散射特性，我们将传统的（非磁性）各向同性材料的散射方法推广到具有任意值（正或负）的磁导率和介电常数的材料。利用广义方法研究了具有局部粗糙度的超材料表面在相对折射率改变符号时反射率的变化。我们的研究结果表明，与平面表面的情况下，其反射率是不受相对折射率的符号的变化，在粗糙表面的符号的变化表现在反射率，即使是非常低的粗糙度，特别是在观察方向远离镜面方向。
2011-02-13 physics.optics
Three-dimensional isotropic perfect lens based on LC-loaded transmission lines
提出了一种基于互连传输线和大负载立方网格的各向同性三维理想透镜。晶状体由放置在两个类似的未加载网格之间的加载网格的板形成。文中给出了网格中本征波的色散方程和特征阻抗的解析表达式，强调了一般性。这允许设计具有所需色散特性的传输线网格。透镜中所需的反向波操作模式通过简单的电感和电容负载实现。推导了通过透镜的透射率的解析表达式，并证明了倏逝波的放大。研究了影响倏逝波在透镜中增强的因素，建立了相应的设计准则。一个可能的实现的结构进行了概述。
2005-09-16 physics.gen-ph physics.optics
Photonic band gap in isotropic hyperuniform disordered solids with low dielectric contrast
我们报告的第一个实验演示TE偏振光子带隙（PBG）在二维各向同性超均匀无序固体（HUDS）的介电介质制成的折射率对比度为1.6：1，非常低的PBG形成。该固体由包围空气填充单元的电介质壁的连接网络组成。通过与光子晶体和准晶体的直接比较，我们可以研究带隙特性随旋转各向同性的增加而变化。我们目前的结果，从数值模拟证明，在低折射率对比度的HUDS实验观察到的PBG具有零态密度。PBG与间隙上方和下方的互补谐振模式之间的能量差相关联，其中场主要集中在空气中或电介质中。HUD的固有各向同性可以提供前所未有的灵活性和自由度的应用（即。e.缺陷结构设计）不受晶体对称性的限制。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Eigenmodes of index-modulated layers with lateral PMLs
麦克斯韦方程组在包括由各向异性完全匹配层（PML）结束的有限数量的均匀各向同性介电区域的层中求解。边值问题的解决和内部的PML的色散关系推导。得到了每一层中任意数目区域的本征值方程的一般表达式，并考虑了两种偏振模式。求出了端部为平行四边形层的单层结构的模态函数，并导出了它们的正交关系。该方法可用于模拟介质目标的散射问题以及平板波导中的传输问题。它的潜力，以处理更复杂的问题，如从一个任意截面在开放空间中使用多层模式方法的目标的散射进行了简要的讨论。
2004-12-15 physics.optics
Vector solitons in nonlinear isotropic chiral metamaterials
从麦克斯韦方程组出发，利用约化微扰法导出了各向同性非线性手征材料中电磁场沿固定方向传播的两个Beltrami分量的耦合非线性薛定谔（NLS）方程组.用单共振Lorentz模型计算介电常数和磁导率，用Condon模型计算手征参数，在某些光谱区域，当忽略非线性和手征参数足够大时，两个Beltrami分量中的一个表现出负的实折射率。可能存在一个子区域，其中NLS方程的系统可以由Manakov系统近似。在该光谱子区中可以形成暗-亮、暗-暗和暗-亮矢量孤子。
2011-11-18 nlin.PS physics.optics
Enhanced diffraction by a rectangular grating made of a negative phase--velocity (or negative index) material
本文用半解析C方法研究了平面电磁波在均匀、各向同性、线性、负相速（负折射率）材料与自由空间交界面上由离散阶梯构成的矩形光栅上的衍射。当非镜面衍射阶是传播型时，负折射率材料与该阶的耦合比常规材料大得多。这里报道的计算耦合强度与最近的实验是一致的，并说明了在产生这种增强的耦合在光栅界面处的倏逝场的作用。
2004-12-31 physics.comp-ph physics.optics
Tunable high-index photonic glasses
具有极端光子特性的材料，如最大漫反射率，高反射率或可调带隙，在许多当前和未来的光子器件和涂层中是必不可少的。虽然光子晶体，周期性的各向异性结构，是公认的，他们的无序对应物，光子玻璃（PG），尽管他们最有趣的各向同性光子特性，了解较少。本文介绍了一种可控高指数型PG系统。它由单分散球形TiO $_2$胶体制成，利用强共振Mie散射实现最佳浊度。我们报告光谱分辨的浊度和光能速度从大型单片无裂纹样品的联合测量。这种材料类别揭示了通过调节极低多分散成分的折射率及其半径的可能性而实现的显著共振。我们的结果都是由一个基于能量相干势近似的模型合理化的，该模型不含任何拟合参数。令人惊讶的是，即使在高指数和升高的填充分数良好的定量协议。这类PG可能是优化可调谐光子材料的关键，也是理解基本问题的核心，如各向同性结构色，随机激光或3D中的强光定位。
2019-02-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bose-Einstein condensation of photons with nonlocal nonlinearity in a dye-doped graded-index microcavity
我们考虑由梯度折射率（GRIN）玻璃制成的微腔，掺杂染料分子，放置在两个平面镜中，并研究光子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。镜子的存在导致了有效的光子质量，折射率梯度提供了有效的捕获频率;光子气体在形式上等价于被捕获在各向同性谐波势中的二维玻色气体。包含非线性效应提供了光子之间的有效相互作用。我们讨论，特别是，热透镜效应和非局域非线性，并定量比较我们的结果与实验数据。
2014-06-24 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Non-Euclidean conformal devices with continuously varying refractive index profiles based on bi-spheres
本文结合共形变换光学与测地线映射，基于双球面设计共形隐形斗篷，折射率范围0-10.7，并实现全向回射器与镜面反射器，扩展了连续折射率共形器件的设计方法。
2024-05-23 physics.class-ph physics.optics
Light drag in nonuniformly moving anisotropic media through the lens of gradient-index optics
LAPLACE, Université de Toulouse, CNRS, INPT, UPS（拉普拉斯实验室，图卢兹大学，法国国家科学研究中心，国立高等电子电气工程师学院，图卢兹第三大学）
本文通过梯度指数光学方法研究非均匀运动各向异性介质中光束轨迹，验证了该方法在各向同性介质中的有效性，并展示了其在磁化等离子体中的应用潜力。
2025-12-01 physics.optics physics.plasm-ph
Spin-Wave Optical Elements: Towards Spin-Wave Fourier Optics
我们进行微磁学模拟，以研究自旋波光束通过自旋波光学元件的传播。尽管自旋波在磁介质中的传播是强各向异性的，我们使用轴棱锥激发自旋波贝塞尔-高斯光束和梯度折射率透镜聚焦自旋波类似于传统的光学与光在各向同性介质中。此外，我们证明了自旋波傅立叶光学梯度折射率透镜。这些结果有助于自旋波动光学的发展。
2019-06-05 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
W-Band Pancharatnam Half Wave Plate Based on Negative Refractive Index Metamaterials
电磁超材料，由亚波长大小的结构排列制成，可以用来操纵辐射。设计沿一个轴具有正折射率且沿正交轴具有负折射率的超材料可导致双折射$Δn>1$。这种效应可以用来制造具有亚波长厚度的波片。以前以这种方式制作波片的尝试导致了非常窄的可用带宽。在本文中，我们使用Pancharatnam方法来增加可用带宽。有限元法和传输线模型的组合用于优化最终设计。实验结果进行了比较的建模数据。
2014-02-21 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
