Generation and dynamics of optical beams with polarization singularities
我们提出了一种方便的方法来产生矢量光束的偏振奇点在其轴上，通过部分自旋轨道角动量转换在适当的图案化液晶细胞。所得到的偏振图案在光束轴上呈现C点，并且在其周围呈现L线环，并且可以具有不同的几何结构，诸如\qo{lemon}、\qo{star}和\qo{spiral}。我们的生成方法允许我们控制L线环的半径围绕中心C点。此外，我们调查的自由空气传播这些领域在瑞利范围。
2013-01-07 physics.optics
Polarization singularities in the self-focusing of an elliptically polarized laser beam in an isotropic phase of cholesteric liquid crystal close to the temperature of phase transition
本文研究了在胆甾相液晶的各向同性相中传播的激光束的自作用，这些自作用的参数范围很广，它们表征了介质的非线性光学响应的非局域性、介质中的散焦、入射激光辐射的功率以及液晶中的衍射。研究了表征手征介质中非线性光学响应非局域性的参数不同时，在较宽的辐射参数和介质参数范围内，辐射的两个偏振分量的主奇异性的起源。对于每个值，两个偏振分量的主要奇点的可见度图绘制取决于介质和辐射的参数，并发现它们的不对称性。
2021-03-01 physics.optics
Optical polarization singularities in metallic cavities excited by electric dipole sources
针对光学腔内部偏振奇点特性研究不足的问题，采用全波有限元模拟研究电偶极源激发的金属腔中光偏振奇点，揭示其相关规律与机制，为光场奇点和拓扑特性研究提供思路并拓展应用场景。
2024-12-09 physics.optics
Topological polarization singularities induced by the non-Hermitian Dirac points
本文提出位于复本征频率平面的新型非厄米狄拉克点，在差分损耗下同时分裂为相反手性的例外点与圆偏振态，通过打破镜像对称性实现偏振奇点合并与单向导引共振，揭示了能带与偏振奇点关系及单向发射新机制。
2024-04-26 physics.optics
Accurate feeding of nano antenna by polarization singularities for lateral and rotational displacement sensing
亚波长物体和位移的测量是纳米光学测量的关键。我们在这封信中表明，纳米天线与亚波长结构可以精确地解决入射光束的奇异性。这种超过衍射极限的精确馈送可以导致远场中单向散射的动态控制。入射奇异波束的偏振不连续性与天线附近的快速相位变化相结合，导致远场散射对深亚波长尺度位移的显著敏感性。提出了一种基于奇异光学与纳米天线相互作用的远场深亚波长位置探测方法。
2016-03-21 physics.optics
Topologically protected four-dimensional optical singularities
光学奇点在现代光学中起着重要的作用，经常被用于结构光、超分辨率显微镜和全息术。虽然相位奇点被唯一地定义为未定义相位的位置，但迄今为止研究的偏振奇点要么是部分的，即，明确定义的偏振的亮点，或对于小的场扰动不稳定的亮点。我们首次展示了一个完整的，拓扑保护的偏振奇点，它位于由三个空间维度和波长跨越的4D空间中，并在级联超颖表面透镜系统的焦点中创建。场雅可比矩阵在这种高维奇异性的设计中起着关键作用，这种高维奇异性可以扩展到多维波动现象，并为拓扑光子学和精密传感中的新应用铺平道路。
2022-08-18 physics.optics
Chiral discrimination by polarization singularities of a metal sphere
手性识别技术的实际应用通常受到对映体手性响应弱和检测方法复杂的限制。在这里，我们建议使用C线（即，偏振奇异线）出现在金属球的光散射中以检测小的手性粒子。使用全波数值模拟和解析多极展开，我们确定了深亚波长螺旋的吸收不对称性（即，手性粒子）在C线上的不同位置。我们发现，吸收的不对称性可以远远大于由圆偏振平面波激发引起的，它可以归因于诱导的电偶极子和磁偶极子的不对称吸收。我们还表明，吸收不对称性强烈依赖于螺旋的各向异性。结果可能会发现在光学操纵，光学传感和手征量子光学的应用。
2022-02-19 physics.optics
Evolution and global charge conservation for polarization singularities emerging from nonhermitian degeneracies
奇异光学的核心概念，特别是偏振奇异性，已经迅速渗透到拓扑和非厄米光子学的蓬勃发展领域。特别是对于具有简并性的开放光子结构，偏振奇异性将不可避免地遇到另一个广泛的Berry相位概念。一些研究以不明确的方式讨论了这两个概念之间的联系，暗示当简并被封闭时，环上远场极化的非零拓扑电荷与其非平凡的Berry相位密不可分。在这项工作中，我们重新审视了种子光子晶体板，支持基本的两个层次的非厄米简并。无论非平凡的Berry相位的不变性不同的循环包围两个例外点，我们证明了相关的极化场表现出拓扑不等价的图案，其特征在于由变量拓扑电荷，甚至包括平凡的零电荷的情况。进一步揭示了这两个波段的极化演化都受全局电荷守恒的约束，而圆极化的额外点起着不可或缺的作用。这表明，虽然不直接与任何局部电荷相关联，但不变的Berry相位直接与全局守恒电荷相关联，其物理原理已通过修改的Berry-Dennis模型得到进一步阐明。我们的工作可能会引发大量研究，以探索Berry相位和各种光学奇点之间的微妙相互作用，为与Berry相位和奇点相关的光子学之外的主题提供新的见解。
2020-06-15 physics.optics
Manipulating propagation and evolution of polarization singularities in composite Bessel-like fields
具有偏振奇异性的结构光场因其在传输过程中保持拓扑不变性的能力而受到广泛关注。在过去的20年里，在物理系统的数学描述、产生和检测技术、传播动力学和应用等方面取得了许多进展。然而，最关键和最困难的任务之一仍然是操纵PS与多个自由度，特别是在三维（3D）定制的光场。提出并证明了在复合矢量光场上叠加具有正交偏振态的类贝塞尔模所得到的纵向PS线。场中嵌入的PS可以被操纵以沿着任意轨迹稳健地传播，或者在3D空间中的按需位置处相互湮灭、复活和变换，从而允许灵活地定制复杂的PS拓扑形态和强度图案。我们的研究结果可以刺激对奇异光学的进一步研究，并有助于微操作，微结构制造和光学加密等应用。
2022-07-18 physics.optics
Interferometric method to detect degenerate index states of polarization singularities
本文提出一种干涉法，通过偏振奇点光束与球面参考光束的干涉图样及其投影，检测并量化偏振奇点的简并指标态，并可扩展至混合阶庞加莱球坐标与相对相移的确定，经仿真和实验验证。
2025-09-07 physics.optics
Topological scattering singularities and embedded eigenstates for polarization control and sensing applications
ε-近零和ε-近极材料使反射系统能够支持一类以发散相位谐振为特征的受保护的和偶然嵌入的本征态（EE）。在这里，我们表明，对拓扑保护的散射奇点必然出现从EE时，引入非厄米参数，解除相反电荷的奇点之间的退化。底层的拓扑电荷的特点是一个整数绕组数，并出现作为相位涡的复反射系数。通过创建和湮灭它们，我们表明，这些奇点服从电荷守恒，并提供了通用的振幅，相位和偏振反射控制，偏振控制和传感的潜在应用。
2021-02-13 physics.app-ph physics.optics
All-optical programming of polarization singularities in a photonic-crystal laser
Ecole Centrale de Lyon, CNRS, INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, CPE Lyon, Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)（里昂中央理工学院，法国国家科学研究中心，里昂国立应用科学学院，里昂第一大学，里昂高等化工学院，里昂纳米技术研究所）；Department of Physics, NISM Institute, University of Namur（纳慕尔大学物理系，NISM研究所）；Centre for OptoElectronics and Biophotonics (COEB), School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University（南洋理工大学电气与电子工程学院光电与生物光子学中心）；CNRS-International-NTU-Thales Research Alliance (CINTRA)（法国国家科学研究中心-国际南洋理工大学-泰雷兹研究联盟）
本文提出通过全光编程实现光子晶体激光中的实空间偏振奇点控制，利用形状光泵产生慢变的介观势场，使负质量布里渊带局域化为受激态，通过泵浦形状调控奇点数量和位置，同时保持动量空间奇点不变。
2026-05-09 physics.optics
Polarization-Resolved Photon Statistics of Cavity Quantum Materials
Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系）
通过测量透射光子的偏振分辨二阶关联函数g^{(2)}，揭示光-物质耦合对材料性质的影响，并应用于Kitaev-Heisenberg自旋模型中的相变研究。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Generic Optical Singularities and Beam-field Phenomena due to General Paraxial Beam Reflection at a Plane Dielectric Interface
适当配置的平面电介质界面处的单个近轴光束反射可以导致对于任何中心入射角在非均匀偏振输出光束场中形成偏振奇异性。在本文中，我们推导出实现这一效果的必要条件。我们探讨了相位奇异特性与此相关的偏振奇异场，并探讨了由于控制输入偏振的变化的奇异性的动力学。模拟生成的精确场信息导致探索独特的古斯-汉兴，Imbert-Fedorov和自旋位移的光学奇异场和自旋轨道相互作用现象的精确数学表征的预期。随后解释独立于偏振奇异性的相位奇异性的形成。将这些看似不相关的光束场现象和通用光学奇点联系起来，可以对非均匀偏振光束场有一个重要的和基本的理解;此外，我们的奇点生成方法可以在所涉及的电介质的实验表征中找到潜在的应用。
2022-06-21 physics.optics
Dual-polarization huge photonic spin Hall shift and deep-subwavelength sensing based on topological singularities in one-dimensional photonic crystals
本文揭示一维光子晶体深亚波长区域中有效介质理论因拓扑奇点而失效，发现拓扑奇点附近可实现s/p双偏振巨光子自旋霍尔位移，并据此提出深亚波长双偏振传感及多通道宽带自旋光学器件设计方法。
2024-02-20 physics.optics
Polarization singularities on high index nanoparticles
本文研究了线偏振平面波激励下光学谐振腔散射场中偏振奇异性的产生。首先，我们证明了分析，各向同性的电和磁偶极子的组合可以维持L面，和C线从近场传播到远场。在此基础上，我们通过奇异光学的论证，导出了反常散射的Kerker条件。其次，通过精确的全场计算，我们证明了高折射率的球形谐振腔呈现出这样的拓扑保护功能。此外，我们还计算了产生的C线周围光的偏振结构，揭示了偏振椭圆主轴上的莫比乌斯带结构。这些结果证明，高折射率纳米粒子是产生和控制偏振奇异性的优秀候选者，它们可能会导致光学天线周围的光场拓扑结构的实验研究的新平台。
2016-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extremize Optical Chiralities through Polarization Singularities
手征光学效应通常是沿着激发波的某些特定入射方向（特别是对于非手性结构的非本征手征性）量化的，或者通过平均所有结构取向之间的响应来定义为方向无关性质。虽然对于各种应用具有重要意义，但相对于入射方向或结构取向的手性极值化（最大化或最小化）尚未被探索，特别是以系统的方式。在本研究中，我们从准简正模和远场辐射的偏振奇异性的角度研究了开放光子结构的手征响应。动量球的非平凡拓扑保证了奇异方向的存在，沿着该方向模辐射是圆偏振或线偏振的。当平面波沿这些方向入射时，互易性确保了分别对于圆偏振和线偏振的对应模式辐射的光学手征的理想最大化和最小化。对于一般的椭圆偏振方向，我们已经揭示了微妙的平等的斯托克斯参数和圆二色性，表明一个固有的手征结构可以出乎意料地表现出没有手征在所有或甚至手征相反的不同入射方向。我们建立的框架不仅可以应用于有限的散射体，但也无限的周期性结构，包括内在和外在的光学手征。我们有效地合并了手性和奇异光学这两个充满活力的学科，这可能会引发更多的光学手性奇异性相关的跨学科研究。
2021-01-17 physics.optics
Fermionic out-of-plane structure of polarization singularities
提出了一种新的三维极化椭圆场中圆极化C点的分类方法。分类类型取决于偏振椭圆轴的平面外变化，特别是椭圆轴是否在圆偏振平面内一次或三次。一组最小的参数，这种分类的推导，并讨论了在熟悉的平面C点分类成柠檬，星，monstar类型的上下文中。这种新的几何分类与最近由Freund引入的偏振奇点的莫比乌斯指数有关。
2011-08-29 math-ph math.MP physics.optics
Suppression of Nonlinear Optical Rogue Wave Formation Using Polarization-Structured Beams
非线性自聚焦材料可以放大光束中存在的随机小振幅相位调制，导致通常称为光学焦散的振幅奇点的形成。通过对光束施加偏振结构，我们证明了非线性自相位调制引起的振幅奇异性的抑制。我们的研究结果是第一个表明，偏振结构光束可以抑制非线性焦散的形成在饱和自聚焦介质中，并添加到日益增长的理解灾难性的自聚焦效应的光束包含偏振结构。
2022-04-18 physics.optics
Effects of off-diagonal permittivity terms on polarization singularities in anisotropic grating system
本研究利用介电常数张量非对角项，在不破坏结构对称性的各向异性光栅系统中调控偏振奇点，实现BICs的移动、分裂及C点的产生与湮灭，为精确操纵光学奇点提供新途径。
2025-05-24 physics.class-ph physics.optics
Polarization coverage and self-healing characteristics of Poincaré-Bessel beam
本研究通过理论与实验探究庞加莱-贝塞尔光束的偏振特性，揭示其偏振覆盖规律、C点奇点对动力学及自修复特征，为成像、大气信道研究等提供支撑。
2023-06-10 physics.optics
Singularities in Speckled Speckle
由具有两个（或更多个）广泛不同的相关长度的随机光场产生的散斑图案表现出自身高度散斑的散斑。利用计算机模拟和分析理论，我们提出的斑点斑点场的点奇点的结果：在标量（一个偏振分量）领域的光学涡旋; C点的矢量（两个偏振分量）领域。在单相关长度字段中，这两种类型的奇异性倾向于更{}或更{}均匀分布。相比之下，斑点的奇点结构是异常的：对于某些源参数集合，涡旋和C点倾向于形成广泛分离的巨星系团，对于其他参数集合，这些奇点倾向于形成围绕大的空区域的链。散斑的临界点统计也是反常的。在标量（矢量）单相关长度场相位（方位角）极值总是由涡旋（C点）。相比之下，在散斑散斑场中，相位极值可以超过涡流的数量，方位角极值可以超过C点的数量，其因子可以容易地超过实验上真实的源参数的$10^{4}$。
2007-12-15 physics.optics
Evolution of the Stokes parameters, polarization singularities, and optical skyrmion
从偏振奇异性的角度，通过分析由非线性薛定谔方程导出的斯托克斯参量的演化方程，给出了偏振光的物理理论。本文从两个方面对该问题进行了研究：第一个方面是单模斯托克斯参量的研究，即用传输距离$ z $来描述单模斯托克斯参量。偏振奇点的轨迹简单地由满足以下规则的点给出：$ S_3 (z) = +(-)S_0 $和$ 0 $（$ S_3 $表示斯托克斯参数的第三分量），其在线性和非线性双折射存在的情况下形成以C线为中心被L表面包围的管状表面。指出旋光性（或手征性）是揭示偏振奇异性的“障碍”。另一方面，我们考虑了Stokes参量的场论方面，构造了一个特殊的解，称为光学skyrmion，解释了偏振奇异性，skyrmion形成了一个{tube}，并简要讨论了它的动力学内容。在此工作的基础上，进一步的分析将有望揭示偏振光学的隐藏方面。
2021-02-15 nlin.PS physics.optics
Three Dimensional Reconfigurable Optical Singularities in Bilayer Photonic Crystals
本文提出利用可调谐双层光子晶体实现三维可重构光学奇点，动态调制了连续域束缚态与轨道角动量，为多维偏振和相位控制提供了新方向。
2023-11-20 physics.ins-det physics.optics
Topological photonics in nanoscaled systems with far field radiation and polarization singularities
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；Università di Pisa（比萨大学）
本文探讨了纳米尺度拓扑光子学中远场辐射与偏振奇点对拓扑不变量的影响，提出需扩展标准拓扑能带理论以纳入非局域性、强场约束等纳米光子学内禀效应，并展望了未来研究方向。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polarizations Underdescribe Vectorial Electromagnetic Waves
本文从瞬时矢量场视角研究电磁散射，揭示动量球拓扑对切向散射场奇点分布的约束，并证明对偶对称粒子存在严格零散射暗方向。
2025-02-15 physics.class-ph physics.optics
General bound states in the continuum in momentum space
本文提出基于图论的偏振图方法，证明一维和二维光子晶体平板中的BICs可稳定存在于动量空间高对称线之外，并通过改变板厚观察到相关合并过程。
2023-03-21 physics.optics
The Poynting vector field generic singularities in resonant scattering of plane linearly polarized electromagnetic waves by subwavelength particles
本文研究了亚波长粒子对单色线偏振电磁波的共振光散射中的坡印廷矢量场类奇异性。我们揭示了问题的对称性，空间维度，和能量守恒定律的奇异性的性质的影响。我们表明，当问题对称性导致坡印廷矢量场线存在不变平面时，在奇点附近形成的驻波会产生鞍型奇点。所有其他类型的奇点都与奇点处的消失相关联，或者（i）磁场，对于平行于不变平面的偏振平面，或者（ii）电场，在偏振平面的垂直取向处。我们还表明，在二维问题的情况下（散射的圆柱体），能量守恒定律限制的类型可能的奇点只有鞍和中心的非耗散介质和鞍，焦点，和节点耗散。最后，我们证明了耗散对（i）型奇异性的影响比（ii）型强得多。同样的结论也适用于坡印廷矢量的虚部，在这些问题中，坡印亭矢量被看作是一个复量。与形成驻波相关的奇点对于该复向量场的实部和虚部是不同的，而所有其他奇点是共同的。我们通过分析亚波长锗圆柱体的折射率色散对光散射的奇异性来说明一般的讨论。
2022-08-02 physics.optics
Multifunctional imaging enabled by optical bound states in the continuum with broken symmetry
通过破缺正方晶格光子晶体平板的面内C2对称性，将连续域束缚态分裂为相反手性的C点，并利用其手性选择性构建多功能成像系统，实现边缘成像与明场成像的切换。
2023-10-27 physics.optics
Surface-polaritonic phase singularities and multimode polaritonic frequency combs via dark rogue-wave excitation in hybrid plasmonic waveguide
材料特性和输入场特性限制了非线性电磁场相互作用的可控性。由于这些非线性相互作用可以用来产生强烈的局部亮波和暗波，例如非线性表面极化激元，因此改善这种限制是很重要的。我们提出了我们的方法来改善，这是基于表面极化激元波导重新配置，使激发，传播和相干控制耦合的黑暗流氓波具有正交偏振。我们的控制机制是通过微调激光场强度和它们各自的失谐在原子介质和超材料层之间的界面。特别是，我们利用可控的电磁感应透明（EIT）窗口相称的表面极化激元偏振调制不稳定性，以创建对称和不对称的极化激元频率梳与暗局域波。我们的方法利用原子的自散焦非线性和暗Rogue波的传播，得到一个产生相位奇异性的充分条件。这种方法的基础是我们的理论，该理论考虑了原子介质与非线性表面极化激元波~（SPW）耦合引起的耗散和色散。因此，我们的波导配置作为一个双峰极化激元频率梳发生器和高速相位旋转器，从而打开了纳米光子和量子通信设备中的相位奇点的前景。
2020-03-16 physics.optics
Vectorial vortex generation and phase singularities upon Brewster reflection
实验证明了聚焦圆偏振光经介质基片的布儒斯特反射后，出现了具有相位奇异性的纯方位偏振矢量涡旋光束。这种效应源于布儒斯特定律中描述的菲涅耳反射系数的偏振特性。这种效应的一个令人惊讶的结果是，反射场的笛卡尔分量在布鲁斯特角处获得局部相位奇点。我们的观测结果对于偏振显微镜至关重要，并为基于自旋-轨道耦合产生奇异光态开辟了新的途径，而无需复杂的光学元件。
2019-01-14 physics.optics
Engineering monstar polarization disclination through geometric phase
本文提出了一种利用两束自由暗空心光束$FFDH^{m}_{q}$的相干共线叠加，通过Pancharatnam-Berry相位产生Monstar奇点的方法，光束的拓扑荷为$q$，对称阶为$m$ .利用闭合曲线的几何参数产生FFDH光束，以获得局部偏振方位角的非均匀旋转速率并产生monstar图案。我们报告的空间变化的偏振模式：径向和方位角一样，柠檬和明星一样的对称向错，和非对称monstar向错。我们目前的理论和测量，并发现两者之间的良好协议。
2023-02-09 physics.optics
Generation of isolated asymmetric umbilics in light's polarization
偏振奇点C点是线奇点的一种形式，是空间模光学涡旋的矢量对应物，是偏振空间模的基本光学特征。它们在定制光束中的产生仅限于柠檬和星形C点，其包含偏振态图案中的对称位错。在这篇文章中，我们提出的理论和实验室测量的两个互补的方法来产生孤立的非对称的C-点的定制光束，其中对称柠檬和明星的限制情况下，我们报告monstar的产生，一个不对称的C-点的柠檬和明星的特点。
2014-02-21 physics.optics
Generic Optical Singularities in Brewster-reflected Post-paraxial Beam-fields
本研究通过布鲁斯特反射后的近轴光束场，利用经验函数模拟场分量，揭示了光学光束位移、相位奇点及通用偏振奇点的形成与过渡动力学，为生成和研究光学奇点提供了新方法。
2025-08-03 physics.optics
Optical Poynting singularities of propagating and evanescent vector Bessel beams
对于传播和消逝矢量贝塞尔光束，我们研究了能流密度为零的坡印廷矢量奇点（坡印廷奇点）。坡印廷奇异性包括所有的相位奇异性和一些偏振奇异性（L点和C点）。我们揭示的存在条件和位置的奇点，这是位于圆柱表面上的光束轴。我们将倏逝贝塞尔光束的特殊情况标记为柱面驻波形式，即在任意空间点处都是奇异的。
2009-11-19 physics.class-ph physics.optics
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
Tangled nonlinear driven chain reactions of all optical singularities
详细研究了光折变晶体LiNbO 3中产生的一般椭圆偏振散斑场的偏振光学奇异性链式反应动力学。结果表明，偏振奇异性是通过入射激光引起的光折变非线性驱动的散斑场的拓扑链式反应而产生的。所有的光学奇点（C点、光学涡旋、光学空竹）都是由输出波前的瞬时拓扑结构定义的，并被奇异光学流纠缠在一起。因此，他们已经发展在纠结的方式由六个拓扑链式反应驱动的非线性过程中使用的非线性介质（光折变LiNbO 3：Fe在我们的情况下）：C-点和右（左）偏振分量域与正交的左（右）偏振光学涡旋的光学空竹。当有核奇点直接湮灭或与异奇点以1：9的比例湮灭时，链式反应的所有元素都是由环和链组成的。统计学的拓扑原因是在循环轨迹中，出生奇点对与现有邻居奇点足够远的分离概率很低。利用动态Stokes偏振仪对散斑场的拓扑结构进行了测量和分析。定义了控制纠缠链式反应的奇异性层次。利用散斑场发展过程中“稳定岛”的存在性和参数，获得了有关光学损伤演化特性的有用时空数据。
2012-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Geometric phase associated with Poincaré beams due to unfolding of fractional optical vortex beams
利用混合螺刃位错的计算全息图对高斯光束进行衍射，产生分数阶涡旋光束。将产生的分数涡旋光束展开为双折射晶体内的本征偏振分量，导致光束横截面中的标量相位奇异性转换为矢量偏振奇异性。椭圆场的奇点即C点（未定义长轴的点）和L线（未定义手性的线）穿过光束的演化量化了变换。的位错，横向空间分离和纵向相对相位的两个本征偏振分量上确定的复杂的横向偏振结构的分数阶决定的相位形态的效果进行了研究。所产生的庞加莱光束的性质也通过将偏振态投影到庞加莱球上来表示。随着位错阶数从0.0逐步增加到1.0，相对相位的增加，部分庞加莱梁转化为完整的庞加莱梁。对于不同的展开视场光束的动态相位差，通过C点周围庞加莱球轮廓的几何相位来测量C点周围局部结构的变化。该研究为涡旋光束在不同几何相位下的应用提供了参考。
2019-06-05 physics.optics
Remarkable optics of short-pitch deformed helix ferroelectric liquid crystals: symmetries, exceptional points and polarization-resolved angular patterns
为了探索电场诱导的极化奇异性的转变后出现的极化分辨角（锥光）图案变形螺旋铁电液晶（DHFLC）细胞与亚波长螺旋间距，我们结合了传输矩阵形式主义的有效介电张量的双轴FLC使用一种改进的技术，平均扭曲的螺旋结构的评估结果。在传输矩阵法的框架内，我们推导出一些对称关系，并表明，L线（线偏振曲线）的对称轴是指向沿主面内光轴旋转的电场的作用下。当该轴与入射线偏振光的偏振面之间的角度大于其临界值时，C点（圆偏振点）以密集排列的星-单星对的对称排列链的形式出现。我们还强调了不同种类的相位奇异性的作用，并讨论了增强的电光响应的DHFLCs附近的例外点的零场各向同性的条件得到满足。
2014-07-14 cond-mat.soft physics.optics
Singular knot bundle in light
随着相干光束中涡旋结的尺寸减小，非傍轴效应改变了涡旋结光学奇点的结构。对于接近波长尺度的结结构，纵向极化效应变得不可忽略，并且电场和磁场不同，导致在横向和纵向极化分量中交织的打结结结构，我们称之为极化奇点结束。我们使用多项式光束近似和数值衍射理论分析它们的结构。分析揭示了紧聚焦几何中自旋轨道效应和极化拓扑的特征，并提出了测量这种现象的实验。
2018-07-24 physics.optics
Arbitrary Polarization Generation in Magneto-optical Metasurfaces Enabled by Bound States in the Continuum
Keio University（庆应义塾大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过磁光超材料和外部磁场调控，实现垂直辐射下任意偏振态的连续生成，无需结构修改。
2026-03-12 physics.optics
Optical computation of divergence operation for vector field
拓扑物理学要求有稳定的方法来测量光矢量场的偏振奇异性。本文提出了一种周期性等离子体元表面来计算矢量傍轴光束的发散角。我们设计了这样一种光学器件，可以同时计算沿平行和垂直于入射平面的两个方向的空间微分。发散运算是通过在两个导数结果之间创建相长干涉来实现的。我们证明，这样的光学计算提供了一个新的直接途径来阐明特定的偏振奇异的矢量场。
2020-03-24 physics.app-ph physics.optics
Unfolding unstable skyrmionic polarization textures
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
研究揭示了极化光形成的Skyrmionic纹理稳定性问题，指出拓扑电荷随微小扰动改变，提出高阶拓扑电荷决定结构特性，对极化结构稳定性有重要影响。
2026-08-13 physics.optics
Exploding paraxial beams, vortex beams, and cylindrical beams of light with finite power in linear media, and their enhanced longitudinal field
我们提出了一组具有圆柱对称性的近轴光束，具有光滑和局部的横向轮廓，携带有限的功率，当它们在线性介质（如真空）中聚焦时，会产生强度奇异性。它们包括具有轨道角动量和径向偏振的光束，在这种情况下，它们会产生由无限亮环包围的点状相位和偏振奇点，以及奇异的纵向场。在实践中，这些影响表现在焦点强度和光斑尺寸，涡亮环强度和半径，以及纵向场的强度，强烈地改变与透镜孔径半径。因此，在不改变入射到透镜上的光的情况下，以基本上相同的聚集焦度，并且同时保持近轴聚焦条件，对这些聚焦特性进行连续控制。作为薛定谔方程的解，这些爆炸光束在物理学的其他领域也有类似的情况，在这些领域中，薛定谔方程是基本的动力学模型。
2021-02-25 physics.optics
Knotting fractional-order knots with the polarization state of light
单色光的基本偏振奇异性通常与协调旋转下的不变性相关联：对称操作将电磁场的空间依赖性旋转角度$θ$，并将其偏振旋转该角度的$γθ$倍。这些对称性是由$J_γ= L + γS$形式的混合角动量产生的，它们通常会导致莫比乌斯带拓扑，配位参数$γ$限于整数和半整数值。在这项工作中，我们构建的光束是不变的协调旋转下的任意$γ$，利用更高的内部对称性的“双圆”叠加的反旋转圆偏振光束在不同的频率。我们发现，这些光束的拓扑结构的环面结，这反映了子组所产生的环面结角动量$J_γ$，我们的特点所产生的光学偏振奇异性使用第三和更高阶的场矩张量，我们实验观察到使用非线性偏振层析成像。
2019-06-10 physics.optics
Multitwist Möbius Strips and Twisted Ribbons in the Polarization of Paraxial Light Beams
当涉及到奇异光束时，光的偏振可以表现出不寻常的特征。在三维极化随机介质中，奇点周围的极化方向描述1/2或3/2莫比乌斯带。人们已经预测，如果奇异光束在自由空间中非共线相交，偏振椭圆旋转形成多圈莫比乌斯带或扭曲的带沿闭环周围的中心奇点。这些偏振特征很重要，因为偏振是光的一个方面，它介导与物质的强相互作用，具有新的应用潜力。我们研究了两束非聚焦近轴光束的非共线叠加，其中一束带有光学涡旋，另一束带有均匀的相位波前，两者都处于正交的圆偏振态。已知这些二维叠加产生空间变化的偏振模式。依靠问题的对称性，我们从投影测量中提取了三维图案，并证实了当其中一个分量光束的拓扑电荷分别为奇数或偶数时，形成了多圈莫比乌斯带或扭曲带。测量结果与模型吻合得很好，并证实了这些类型的图案发生在宏观长度尺度和普通叠加的情况下。
2017-09-25 physics.optics
On Geometric Phase from Pure Projections
几何相位通常被视为模2π的量，这是从该主题的早期工作中继承下来的惯例。本作者所做的一系列涉及光的偏振的光学干涉实验的结果（在R.Bhandari，Phys.Rep.281（1997）p.1中综述）质疑几何相位的这种定义的有用性，因为它丢弃了关于系统的有用和可测量的信息，例如引起几何相位的奇点强度。这种奇异性已经在干涉实验中通过相移测量得到了直接证明。在本文中，两个最近的极化实验（Hariharan等人，J.Mod.Opt.44（1997）p.707和Berry和Klein，J.Mod.Opt.43（1996）p.165）进行了分析，并与以前的实验进行了比较，指出了这些实验中潜在的可检测奇异性。
1998-10-27 physics.optics quant-ph
Topological features of vector vortex beams perturbed with uniformly polarized light
在矢量涡旋光束中心出现的光学奇点是不稳定的，因为它们的拓扑荷高于麦克斯韦方程所允许的最低值。灵感来自概念上类似的现象发生在偏振模式表征的天窗，我们展示了如何扰动，打破径向对称矢量光束的对称性导致形成一对基本的和稳定的奇点，即点的圆偏振。我们准备一个径向（或方位角）矢量光束和均匀线性偏振高斯光束的叠加;通过改变这两个领域的振幅，我们控制这些奇点对的形成和它们的空间分离。我们完成了这项研究，应用相同的分析矢量涡旋光束具有较高的拓扑电荷，并通过调查的功能时，出现的高斯项的强度增加。我们的研究结果可以找到应用的背景下，奇点，弱场的测量考虑他们作为扰动的不稳定光束。
2017-01-17 physics.optics
Topological Singularities in Metasurface Scattering Matrices: From Nodal Lines to Exceptional Lines
本文提出在开放二维周期光子系统的散射矩阵中识别拓扑奇点，证明镜面对称与材料损耗可使节线转化为奇异线，并通过反射式非局域超表面数值和实验验证。
2024-11-07 physics.optics
Control of chirality and directionality of nonlinear metasurface light source via twisting
针对传统超表面无法原位动态调控的问题，本研究提出扭转多层非线性超表面结构，通过调控扭转角和层间间距及打破系统对称性，实现非线性光源偏振与方向性的多维调控，为多个光学领域提供新方向。
2024-10-09 physics.optics
Singular points of polarizations in the momentum space of photonic crystal slabs
连续束缚态（BIC）、圆偏振态（C点）和简并态都是动量空间中的三种偏振奇点。对于具有线偏振远场的光子晶体平板（PhCS），BIC被发现是偏振涡旋的中心，在以往的研究中受到了更多的关注。在这里，我们从理论上证明了PhCS的远场可以表现出显着不同的偏振，由于在连续的C点的强大存在。只有一对具有相同旋向和相反拓扑荷的C点可以一起湮灭。在不破坏PhCS对称性的前提下，通过对PhCS结构参数的不断微调，一对拓扑电荷相同、旋向相反的C点能够合并成BIC，然后BIC再次分裂成C点。有趣的是，当两对分别来自上带和下带的具有相同拓扑荷的C点同时合并在Dirac-退化点时，观察到具有一半拓扑荷的Dirac-退化BIC。证明了拓扑电荷守恒定律在不同类型极化奇点的演化和相互转换中起着重要作用。我们的研究结果可能会揭示奇异偏振点的起源，可能会打开一个大门，他们在矢量光束的产生和操作的应用。
2020-04-30 physics.optics
Direct Observation of Exceptional Points in Photonic Crystal by Cross-Polarization Imaging in Momentum Space
本文提出一种利用交叉偏振成像在动量空间中直接观测光子晶体奇异点的非破坏性方法，有效抑制背景信号，实验结果与理论模拟一致。
2023-09-04 physics.optics
A complete photoluminescence polarization palette from a photonic-crystal slab
Institute for Physics of Microstructures RAS（俄罗斯科学院微结构物理研究所）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；ITMO University（ITMO大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍洛夫普通物理研究所）
该研究在单个非手性光子晶体平板中实现完整光致发光偏振调色板，利用模式对称性相互作用调控偏振，还产生偏振涡旋，确立其为对称可编程偏振的单片光源。
2026-08-18 physics.optics
L lines, C points and Chern numbers: understanding band structure topology using polarization fields
拓扑学出现在不同的物理环境中。最突出的应用是凝聚态物理中的拓扑保护边输运。Chern数是带隙Bloch Hamilton算子的拓扑不变量，是这一领域中的一个重要量。另一个拓扑学的例子，在极化物理学中，是极化奇点，称为L线和C点。通过建立这两个理论之间的联系，我们开发了一种新的技术来可视化和潜在的测量陈数：它可以表示为沿倒易空间中的L线的偏振方位角的绕组，或在手性和C点的指数。对于机械系统，这与可见的运动模式直接相关。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
