Polarization tailored novel vector beams based on conical refraction
相干矢量偏振光束在激光加工、超分辨成像和粒子捕获等领域有着广泛的应用。利用圆锥折射现象，将高斯光束通过双轴晶体进行变换，得到了一种新颖的矢量光束。我们从实验和理论上分析了不同矢量光束的SOP，并证明了输入光束的SOP可以用来控制变换光束的形状和SOP。我们还确定了这种光束的偏振奇异性的第一次，并证明了他们的控制输入光束的SOP。
2014-11-06 physics.optics
Multiple rings formation in cascaded conical refraction
当光束通过具有对准光轴的双轴晶体的级联时，所得到的横向强度图案由多个同心环组成。我们提供了一个简单的公式，用于圆偏振和线偏振输入光束的斑图形成，可以应用于任意数量的双轴晶体的级联。我们已经实验研究了多环的形成与多达三个级联双轴晶体，表明理论公式与实验结果完全一致。
2014-09-05 physics.optics
Theoretical and numerical investigation of internal conical refraction of structured light beams
本文对结构光在双轴晶体中的内锥折射进行了从头算数值研究。从菲涅耳方程的解出发，在不假设任何解析近似的情况下进行了理论分析，从而获得了一组精确的方程，该方程可以通过标准的积分方法对任何入射光束进行求解。作为应用的例子，我们考虑了KTP晶体内的线偏振和圆偏振高斯光束和贝塞尔光束的特殊情况。数值计算遵循晶体内折射光束的演化。可以看出，对于实际的边界条件，折射锥出现在一定范围内的距离内的晶体和它的形状是相当敏感的初始条件。
2022-02-15 physics.comp-ph physics.optics
On the dual-cone nature of the conical refraction phenomenon
在圆锥折射（CR）中，一束聚焦的高斯光束通过双轴晶体并平行于其中一个光轴，在焦平面处被一个暗（Poggendorff）环分裂成一对同心亮环。在这里，我们示出了在焦平面处不呈现Poggendorff精细分裂的CR横向图案的生成，即，它形成单个光环。该光环由非均匀偏振输入光束产生，该非均匀偏振输入光束通过使用模拟特征CR偏振分布的空间非均匀偏振器获得。该偏振器允许根据最近提出的CR现象的双锥模型来调制两个CR光锥之间的相对强度。我们表明，在焦平面上的干扰环的情况下，是由两个CR锥的选择之一。
2015-05-19 physics.optics
Conical diffraction and the dispersion surface of hyperbolic metamaterials
双曲超材料是其中至少一个主介电常数为负的材料。我们描述的折射率表面，并由此产生的折射效应，双轴双曲超材料，与主介电常数$ε_1<0$，$0<ε_2\neqε_3$。在这种一般情况下，折射率表面的两个片相交形成圆锥奇点。我们推导出这些材料中圆锥折射的射线描述，并表明它在拓扑上和定量上不同于传统双轴材料中的圆锥折射。我们还发展了一个波动光学的描述，这使我们能够获得衍射图案形成的任意光束入射接近光轴。由此产生的图案缺乏圆对称性，因此与常规的正折射率材料中获得的图案有质的不同。
2014-07-04 physics.optics
Blue-detuned optical ring trap for Bose-Einstein condensates based on conical refraction
提出了一种利用双轴光学晶体中的锥形折射现象对环形光结构中的中性原子进行光学操纵的新方法。对于聚焦到晶体后面的平面的光束，焦平面呈现出两个同心明亮的环，包围着称为波根多夫环的零强度环。我们从理论上和实验上证明了锥形折射的波根多夫暗环在三维空间中被高强度的区域所限制。导出了束缚强度最大值和最小值的位置，并讨论了利用蓝失谐光的排斥偶极力囚禁超冷原子的应用.我们给出了沿径向和轴向的俘获频率和势深度的解析表达式。最后，我们对波根多夫环内捕获的$^{87}$ Rb玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学进行了现实的数值模拟，与相应的实验结果非常一致。
2015-01-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Optical vault: reconfigurable bottle beam by conically refracted light
我们利用光在双轴晶体中的锥形光的折射来制造用于捕获和操纵粒子的光学瓶。我们表明，通过改变输入光的偏振，瓶子可以随意打开和关闭。我们实验证明稳定的电泳捕获和可控的加载和卸载的光吸收粒子的陷阱。
2014-09-05 physics.optics
Topologically-protected refraction of robust kink states in valley photonic crystals
最近发现的谷型光子晶体（VPC）模拟了许多二维带隙谷型电子材料（如双层石墨烯或二硫化钼）的不寻常特性。光通信最感兴趣的是它们能够在两个VPC之间的内部畴壁处支持拓扑保护的手性边缘（扭结）状态，所述两个VPC具有光谱重叠的带隙区和相反的半整数valley-Chern指数。我们通过实验证明了VPC中的扭结态的鲁棒性，该扭结态支持简并横电类（TE）和横磁类（TM）拓扑相位，从而使单个拓扑波导中的偏振复用成为可能。扭结态的传播方向被锁定到反向Brave晶格的谷，因此，在没有谷间散射的情况下不能反向。在内部畴壁和将VPC与自由空间分离的外部边缘之间的相交处，扭结状态被示出为表现出>97%的耦合效率到定向自由空间光束中。这构成了第一个实验演示的meron像谷投影拓扑相位与半整数谷陈指数。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transformation of vector beams with radial and azimuthal polarizations in biaxial crystals
本文从实验和理论两方面研究了径向偏振和方位偏振矢量光束在双轴晶体中传输时的锥形折射现象。我们表明，在焦平面上，横向图案是由一个环状的光结构与方位角的节点，被发现在径向/方位角偏振的环的直径相对的点的这个节点。我们还证明了变换光束的偏振态是类锥形折射，即光环的每两个直径相对的点是线正交偏振。
2015-05-19 physics.optics
Light propagation in biaxial crystals
我们提出了一种能够预测光束通过双轴晶体的变换的形式。我们使用这种形式主义的理论和实验表明，从双折射到锥形折射，这是发现当光沿双轴晶体的光轴之一传播的过渡。此外，我们证明了该理论是适用于非圆柱对称和非均匀偏振光束的预测通过级联的双轴晶体的输入光束的变换。
2015-05-19 physics.optics
Wavefronts, light rays and caustic associated with the refraction of a plane wave by a conospherical lens
本工作的目的是介绍一种透镜，其表面是一个圆锥表面和一个球面。我们用一个平面波阵面照明这个透镜，并计算了它的折射波阵面、光线和焦散。我们发现焦散线有两个分支。第一种是由一条直线的两段组成的，这个焦散线的一部分是实的，另一部分是虚的。焦散线的第二分支是具有尖脊型奇点的二维曲面。注意到焦散线的两个分支是不相连的是很重要的。由于这种性质，我们相信，使用这种光学元件，可以在焦散线是二维旋转表面的区域中产生标量光学加速光束，并且同时在实焦散线是沿光轴的一段直线的区域中产生具有与零阶贝塞尔光束相似性质的标量光束。
2021-07-07 physics.optics
Photonic Chern insulators made of gyromagnetic hyperbolic metamaterials
利用人工光子晶体和电磁超材料控制光的传播是光子学领域的一个重要课题。值得注意的是，在光子Chern绝缘体的表面上或界面处的手性边缘态可以用于制造无反射波导。本文通过理论分析和电磁模拟，证明了旋磁双曲型超材料（GHM）是一种具有优良特性的光子Chern绝缘体。作为一种新的机制，在这些超材料中的双曲和旋磁效应的同时发生被证明打开与间隙陈数为1的大拓扑带隙。重要的是，与许多其他光子陈氏绝缘体不同，GHM陈氏绝缘体在其表面上具有非辐射手性边缘模式，因此允许在没有包覆金属的情况下制造单向波导，而包覆金属通常会产生相当大的欧姆损耗。此外，与晶体拓扑绝缘体相比，Chern绝缘体中的光子边缘态在很宽的长度尺度上都具有很强的抗无序性，并且通过改变外加磁场的方向，Chern绝缘体表面上的光流动方向可以很容易地翻转.有趣的是，我们发现拓扑表面波的负折射发生在GHM与旋磁参数相反的符号之间的边界。最后，我们表明，与其他光子拓扑材料，如手征双曲材料相比，目前的GHM陈氏绝缘体可以更容易地制作。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Space-coiling metamaterials with double negativity and conical dispersion
超材料是一种有效的均匀材料，表现出非凡的色散。负折射率超材料、零折射率超材料和极端各向异性超材料只是几个例子。代替使用可能引起不期望的吸收的局部谐振元件，存在巨大的努力来寻求替代路线以获得这些不寻常的性质。在这里，我们通过实验证明了一种替代方法，通过简单地用卷曲通道卷起空间来构建具有极端色散的超材料。这种几何方法的优点在于，在实现负折射率或零折射率时，波长与晶格常数之间的比率容易调节。它允许我们第一次构建具有锥形色散的声学超材料，从而清楚地展示了具有空气传播声音的声学超材料的负折射。在同样的原理下，我们还设计并实现了一种微波双负超材料。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Chiral Electromagnetic Surface Waves on Chern-Simons Interfaces
University of California Davis（加州大学戴维斯分校）
研究在Chern-Simons界面上支持的手征电磁表面波，通过求解边界值问题发现存在一种无质量手征表面光子，具有线性色散和由Chern-Simons系数决定的频率无关折射率。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Anomalous Topological Phases and Unpaired Dirac Cones in Photonic Floquet Topological Insulators
提出了一种基于交错螺旋晶格的光子Floquet拓扑绝缘体及其Floquet能带结构的有效数值计算方法。晶格支持反常Floquet拓扑绝缘体相，具有消失的陈数和可调的拓扑跃迁。在拓扑转变的临界点，能带结构主机一个单一的不成对的狄拉克锥，这产生了各种不寻常的输运效应：一个离散的模拟锥形衍射，弱反局域化不受谷间散射，抑制安德森局域化。与以前的设计不同，有效规范场强度可以通过晶格参数（如螺旋间距离）控制，从而显著降低辐射损耗并实现可切换拓扑波导等应用。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological Anderson Phase Transitions in Y-shaped Plasmonic Valley Metal-slabs
本文研究Y形等离子体金属板中无序诱导的谷霍尔拓扑安德森相变，通过随机旋转单元调控谷陈数，实现拓扑态涌现与负折射，并用Dirac双带模型定量描述，为太赫兹器件降低传输损耗提供新思路。
2025-04-14 physics.optics
