Theory of Dyakonov-Tamm waves at the planar interface of a sculptured nematic thin film and an isotropic dielectric material
为了确定表面波在各向同性介质材料与周期性非均匀雕塑介质薄膜(SNTF)的平面界面上传播的条件,我们建立了一个边值问题,得到了色散方程,并进行了数值求解,得到的表面波为Dyakonov-Tamm波。由于SNTF的周期性非均匀性,由Dyakonov-Tamm波的传播方向形成的角域可以非常宽(甚至宽到允许在界面平面中的每个方向上传播)。搜索Dyakonov-Tamm波是,在目前的时间,最有前途的路线采取的实验验证的表面波传播的界面引导的两种介电材料,其中至少有一个是各向异性的。这也将有助于实现这种表面波用于光学感测渗透两种介电材料中的一种或两种的各种类型的分析物的潜力。
2009-02-14 physics.optics
Multiple trains of same-color surface plasmon-polaritons guided by the planar interface of a metal and a sculptured nematic thin film. Part IV: Canonical problem
研究了表面等离子体激元(SPP)波在金属与沿垂直于界面方向周期性非均匀的雕塑薄膜(SNTF)平面界面上传播的正则问题.由此得到的色散方程的解证实了激发相同频率或颜色的多个SPP波的可能性。然而,这些SPP波在相速度、场结构和沿传播方向的e折叠距离方面不同。
2010-02-11 physics.optics
Compound surface-plasmon-polariton waves guided by a thin metal layer sandwiched between a homogeneous isotropic dielectric material and a structurally chiral material
多个复合表面等离子体激元-极化激元(SPP)波可以通过由夹在均匀各向同性电介质(HID)材料和电介质结构手性材料(SCM)之间的足够厚的金属层组成的结构来引导。当金属层的厚度与趋肤深度相当时,复合SPP波强烈地绑定到两个金属/电介质界面,但当厚度大得多时,复合SPP波仅绑定到两个界面中的一个。复合SPP波在相速度、衰减率和场轮廓方面不同,即使所有都可以在相同的频率下激发。一些复合SPP波在横向平面中传播方向的选择不会受到很大影响,但其他复合SPP波会受到影响,这取决于金属厚度。对于固定的金属厚度,复合SPP波的数量取决于HID材料的相对介电常数,这对于感测应用是有用的。
2015-09-08 physics.optics
Amphoteric refraction at the interface between isotropic and anisotropic media
研究发现,在单轴各向异性正折射率介质(PIM)或各向异性负折射率介质(NIM)的平面界面上,都可能发生两性折射,即折射随入射角的不同而呈现正折射或负折射。特别地,异常负折射可以发生在从各向同性PIM到各向异性PIM的平面界面处,而异常正折射发生在从各向同性PIM到各向异性NIM的界面处。得到了产生这两种反常折射的最佳条件。讨论了这两种两性折射的区别。
2006-06-07 physics.optics
Construction of Planar Multilayer Dyadic Greens Functions by Fourier Expansion Method - Part I: Isotropic Media
本文用傅里叶展开法导出了平面多层膜并矢格林函数,并通过与已有文献中偶极辐射反射电场的计算结果进行了比较,验证了本文方法的正确性。此外,我们展示了如何这些并矢格林函数可以应用于计算反射场从偶极子源与任意取向。我们相信我们的配方将是强大的在这些结构附近的分子荧光建模。
2017-10-23 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Spin angular momentum in planar and cylindrical waveguides induced by transverse confinement and intrinsic helicity of guided light
近年来,人们对各种结构电磁波中的反常自旋角动量进行了研究,尤其是在亚波长倏逝场中。在这里,我们证明了分析,在平面和圆柱形波导支持横向电/磁模式,横向自旋密度出现在波导内(不同于在波导外的倏逝区诱导的自旋),携带确实纵向非凡(所谓的)贝林凡特的自旋动量。这种贡献线性地依赖于模式横波矢量,因此是由模式限制引起的。圆柱形波导支持另外的混合模式,表现出更丰富的现象,不仅与方位角(约束相关)的自旋,但也导致纵向自旋密度和横向螺旋度相关的自旋动量的内在螺旋度。结果确实提出了相关的配置在纳米光子波导的自旋轨道耦合和操纵的IR到微波充水通道的光学力。因此,固有地携带约束诱导的横向自旋的导模与固有螺旋诱导的纵向自旋(当混合时)相结合,有望成为在整个电磁波谱中控制受限几何形状内的自旋轨道相互作用和光学力的极好器件。
2018-09-07 physics.optics
On Dyakonov-Voigt surface waves guided by the planar interface of dissipative materials
通过求解相应的正则边值问题,对材料$A$和材料$B$平面界面上的Dyakonov-Voigt(DV)表面波进行了数值研究,其中材料$A$是由相对介电常数并矢表示的单轴介质材料,本征值为$ε^s_A$和$ε^t_A$,材料$B$是各向同性介质材料,相对介电常数为$ε_B$.两种配对材料通常是耗散的,材料$A$的光轴相对于界面平面以角度$χ\in [ 0^\circ, 90^\circ ]$倾斜。当$χ=90^\circ$ .此外,当两种伙伴材料都是非耗散性的时,对于$χ\in ( 0^\circ, 90^\circ )$不存在解决方案。对于$χ\in [ 0 ^\circ, 90^\circ )$,材料$A$的耗散程度对DV表面波的相速度、传播长度和穿透深度具有深远的影响。当$χ$为中等值时,DV表面波具有负相速度,当$ε^s_A$和$ε^t_A$在上半复平面上为固定值时,只有当$| ε_B|$很小时,大的$χ$才有可能传播DV表面波。
2019-11-03 physics.optics
Surface-plasmon-polariton waves guided by the uniformly moving planar interface of a metal film and dielectric slab
研究了相对运动对金属薄膜和介质平板的平面界面上表面等离子体激元(SPP)波激发的影响。利用相应的洛伦兹变换,将运动和非运动参考系中的电磁相量直接联系起来。我们的数值研究表明,在均匀移动的介质板的情况下,SPP波激发的入射角是高度敏感的(i)的比率$β$的运动速度在自由空间中的光速和(ii)的运动方向。当运动方向平行于入射平面时,对于低和中等的$β$值,SPP波由$p$偏振(而不是$s$偏振)入射平面波激发,而在较高的$β$值时,全反射状态被破坏.当运动方向垂直于入射平面时,SPP波在$β$值较低时由$p$偏振入射平面波激发,但在$β$值中等时由$s$偏振入射平面波激发,而在$β$值较高时,SPP波不被激发。在均匀运动的金属膜的情况下,对$β$和运动方向的灵敏度不太明显。
2010-06-04 physics.optics
Approached vectorial model for Fano resonances in guided mode resonance gratings
我们提出了一个自洽的矢量方法,基于格林函数技术,来描述Fano共振出现在导模共振光栅。该模型提供了结构的反射率和透射率矩阵的直观表达式,涉及平面参考结构的模式和辐射模式之间的耦合积分。这些表达式被用来推导出一个物理分析的配置中的入射偏振的效果是不平凡的。我们提供了我们的模型的数值验证。从技术的角度来看,我们展示了如何我们的平面参考结构的格林张量可以表示为两个标量格林函数,以及如何处理的奇异性的格林张量。
2017-12-04 physics.optics
All-Lossy Quasi-Guided Dual-Mode Optical Waveguide Exhibiting Exceptional Singularities
我们探讨例外点(EP)在一个双模对称平面光波导与横向变化的非均匀损耗分布,其中模式演变沿EP报道的选择性光模式转换的背景下。
2018-03-14 physics.optics
Balanced right/left-handed mixtures of quasi-planar chiral inclusions
提出了一些新的准平面手性夹杂,从标准的光刻技术,可行的。它示出,这样的夹杂物可以被设计,以呈现平衡的电,磁和磁电极化率。利用这些夹杂物,可以构建具有平衡的正/负折射率的随机和周期性双各向同性人工超材料。这些超材料将表现出合理的带宽和与自由空间的良好匹配。
2007-11-27 physics.optics
Surface waves with negative phase velocity supported by temperature-dependent hyperbolic materials
对两种温度敏感材料的平面界面所导电磁表面波的传播进行了数值研究。选择一种伙伴材料是各向同性的,另一种是各向异性的。这两种合作材料都是基于温度敏感半导体InSb的工程复合材料。在低温下,各向异性的配对材料是非双曲单轴材料;随着温度升高,这种材料变成双曲单轴材料。在低温下,孤立的Dyakonov波沿着平行于平面界面的方向范围内的任何特定方向传播。在高温下,多达三种不同的表面波可以在平行于平面界面的某些方向上传播;其中一种表面波以负相速度(NPV)传播。在一个固定的温度下,在各向同性的伙伴材料中的InSb的体积分数降低的范围内的NPV传播的方向均匀地减少的程度。在各向同性伙伴材料中InSb的体积分数固定时,NPV传播的角度范围随着温度的变化而变化。
2019-07-04 physics.optics
Theory of space-time supermodes in planar multimode waveguides
本文建立平面多模波导中时空超模的理论框架,通过将各导模分配给预定波长实现轴向不变、低色散且群速度可调的脉冲传播。
2022-12-25 physics.optics
Genetic Algorithm-Based Inverse Design of Guided Wave Planar Terahertz Filters
本文提出基于遗传算法的逆向设计框架,用于合成与共面带状线集成的平面太赫兹滤波器,通过ABCD矩阵加速优化并以FEM验证,实现了0.6、0.8和1.0 THz带阻滤波器在恒定尺寸下的可调抑制深度。
2025-06-03 physics.app-ph physics.optics
Evolution of surface-plasmon-polariton and Dyakonov-Tamm waves with the ambichirality of a partnering dielectric material
各向同性均质金属和双手性介质材料的平面界面可以引导表面等离子体激元波。各向同性的均匀介质材料和双手性介质材料的平面界面可以引导Dyakonov-Tamm波。在任何一种情况下,我们发现,作为ambichiral伙伴材料演变成一个精细的手征材料,表面波传播的色散方程的解决方案表明收敛。相速较大的表面波比相速较小的表面波收敛得快。
2014-05-20 physics.optics
Spatially-Controlled Planar Guided Crystallization of Low-Loss Phase Change Materials for Programmable Photonics
针对硫系相变材料结晶随机性导致的光学不均匀问题,提出空间受控平面引导结晶方法,实现低损耗Sb2S3定向生长,并在移相器和可编程超表面中验证其性能。
2025-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
All-dielectric meta-waveguides for flexible polarization control of guided light
本研究理论与实验发现了沿全介质超构表面及亚波长圆柱链传播的导波具有宽带TE-TM偏振简并现象,利用该近场偏振自由度实现了导波的四分之一波延迟偏振转换器,为平面光学应用铺平道路。
2023-05-17 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
On electromagnetic surface waves supported by an isotropic chiral material
利用正则边值问题研究了各向同性手征介质中的电磁表面波。具体地,考虑了两种情况:由各向同性手性材料的平面界面引导的表面波和(a)各向同性介电材料和(b)单轴介电(或等离子体)材料。研究了等离子体和非等离子体非手性伴侣材料。在场景(a)中,激发类似于表面等离子体激元(SPP)波的表面波,而在场景(b)中,激发类似于Dyakonov波和类似于SPP波的表面波。对于数值研究,使用能够同时支持平面波的衰减和放大的各向同性手性材料,这取决于圆偏振状态。类SPP波的振幅可以被放大或衰减,这取决于场景(a)的各向同性介电伙伴材料的相对介电常数,或者取决于场景(b)的单轴介电伙伴材料相对于光轴的传播方向。
2018-09-24 physics.optics
Control of planar nonlinear guided waves and spatial solitons with a left-handed medium
具有有效负介电常数和有效负磁导率的双负介质可以制造成在从微波到光学的频率范围内工作的证据正在开创超材料的新时代。他们在这里被称为“左撇子”,即使各种各样的名字是从文献中显而易见的。在预期的高度结构化的集成实用波导的需求,本文讨论了这种类型的介质后,波导,也可以是非线性的影响。在一个有趣的历史回顾和一些简单的概念曝光后,平面波导进行了研究,其中波导是一个由左手介质夹在一个简单的衬底和包层之间的平板。基板和包层显示克尔型的非线性响应。由于克尔介质的非线性特性,功率流的方向可以通过电场的强度来控制。一个全面的时域有限差分(FDTD)分析,集中在空间孤子行为。一个有趣的孤子透镜的安排进行了调查,本身一种新颖的抵消效果。
2006-03-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Linear guided waves in hyperbolic slab waveguide. Dispersion relations
研究了双曲材料嵌入各向同性介质层平板波导中的导波模式。光轴垂直于平板平面。给出了TE波和TM波的色散关系,指出了双曲波导与常规波导的不同之处。特别地,对于双曲波导的每个TM模式,存在两个截止频率,并且模式的数量是有限的。对于TE和TM模式,沿波的传播轴的坡印廷矢量分量可以等于零。
2015-07-26 physics.optics
Engineering the phase speed of surface-plasmon wave at the planar interface of a metal and a chiral sculptured thin film
修正的Kretschmann组态的边值问题的解决方案表明,足够薄的金属膜和手性雕塑薄膜(STF)的平面界面引导的表面等离子体波的相速度取决于蒸汽的入射角,而制造的手性STF的物理气相沉积。因此,可以通过选择适当的气相沉积角值(除了金属和蒸发物种类之外)来非常简单地设计相速度。
2007-11-06 physics.optics
Compound Guided Waves That Mix Characteristics of Surface-Plasmon-Polariton, Tamm, Dyakonov-Tamm, and Uller-Zenneck Waves
数值求解了电磁波在均匀各向同性(金属或电介质)材料层中的边值问题,该材料层夹在结构手性材料(SCM)和周期性多层各向同性电介质(PMLID)材料之间.如果夹层足够厚,则两个双材料界面彼此解耦,并且每个界面可以自身引导一个或多个电磁表面波(ESW)。根据形成界面的两种材料的组成,ESW可以分为表面等离子体激元极化(SPP)波、Tamm波、Dyakonov-Tamm波或Uller-Zenneck波。当夹层足够薄时,单个双材料界面的ESW合并形成复合导波(CGW)。CGW的电磁场的相速度、传播距离和空间分布不同于ESW。如果夹层足够薄,则CGW的能量分布在SCM和PMLID材料两者中。一些CGW要求夹层具有最小厚度。实际上,夹层的两个面之间的耦合受到夹层的厚度与该材料中的趋肤深度的比率以及由两个界面单独引导的ESW的场远离其相应的引导界面衰减的速率的影响。
2019-10-24 physics.optics
Multiple surface-plasmon-polariton waves guided jointly by a metal and a hyperbolic, dielectric, structurally chiral material
金属和双曲电介质结构手性材料的平面界面可以支持在界面平面中以指定频率并沿着指定方向的无表面等离子体激元(SPP)波、一个表面等离子体激元波或多个表面等离子体激元(SPP)波的传播。当多个SPP波可以存在时,它们在相速度、传播长度、到界面的局部化程度以及相关联的电磁场的空间轮廓方面不同。
2014-03-07 physics.optics
On planewave remittances and Goos-Haenchen shifts of planar slabs with negative real permittivity and permeability
当介电常数和磁导率的实部都从正变为负时,推导出了关于各向同性、介电-磁、均匀平板的平面波响应的两个结果。首先,反射和透射系数遭受相位反转,而它们各自的幅度没有变化。第二,光束在全反射时所经历的古斯-汉兴位移使它们的方向反向。
2002-03-27 physics.class-ph physics.optics
Guided Waves in Asymmetric Hyperbolic Slab Waveguides. The TM Mode Case
研究了在线性或非线性衬底上放置各向同性介质层并覆盖双曲材料的非对称平板波导中的非线性导波模式。光轴垂直于平板平面。得到了TM波的频散关系,指出每种TM模式都有附加的截止频率。研究和讨论了非线性对色散关系的影响。这些模式对应于电场峰值位于非线性衬底中的情况。这些模式在线性波导中不存在。为了激发这些模式,功率必须超过一定的阈值。
2016-06-11 physics.optics
Efficient acousto-optical light modulation at the mid-infrared spectral range by planar semiconductor structures supporting guided modes
声光器件,如调制器、滤波器或偏转器,实现了光调制和信号处理技术的简单有效方式。然而,由于声光互作用效率随波长的增加呈二次曲线下降,它们的工作波长仅限于可见光和近红外波段。同时,几乎所有具有高声光优值的材料在大于5 μm的波长下都是不透明的,而透明材料具有明显较低的声光优值。在这里,我们提出并证明了如何通过计算这些限制可以克服使用专门设计的平面半导体结构,支持电磁模式强烈耦合到入射光的奥托配置。这种方法可用于一种新型的高效声光器件,工作在8-14 μm的中红外波段。利用半导体棱镜中的压电换能器激发的声波来调制入射光到半导体结构的耦合系数,这导致在小于超声波波长的空间尺度上对透射光的高达100%的调制。它允许利用具有短衰减距离的声波,因此,它提供了一种独特的可能性,以实现在超过几千兆赫兹的频率下的有效声光调制,这是传统声光无法达到的。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-phase-speed Dyakonov-Tamm surface waves
两个数值研究,一个基于正则边界值问题,另一个基于反射-透射问题,揭示了高相速Dyakonov-Tamm(HPSDT)表面波的传播可能支持的平面界面的手性雕塑薄膜和耗散各向同性介电材料。此外,许多不同的HPSDT表面波可以在特定方向上传播,每个都具有超过可以在各向同性伙伴材料中传播的平面波的相速度的相速度。实际上,对于所考虑的特定数值示例,HPSDT表面波的相速度可以超过体各向同性电介质材料中的相速度多达10倍。
2017-09-26 physics.optics
Transverse Shifts and Time Delays of Spatiotemporal Vortex Pulses Reflected and Refracted at a Planar Interface
光束在平面界面反射/折射的横向(霍尔效应)和古斯-汉兴位移是重要的波动现象,光束中存在的固有轨道角动量(OAM)可以显着修改和增强。最近,理论预测和实验产生了携带纯横向本征OAM的光时空涡旋脉冲(STVP)。在这里,我们考虑这样的脉冲在平面各向同性界面的反射和折射。我们发现理论和数值确认新类型的OAM依赖的横向和纵向脉冲移位。值得注意的是,纵向位移可以被视为时间延迟,与众所周知的维格纳时间延迟相反,它出现在没有反射/折射系数的时间色散的情况下。这样的时间延迟允许实现OAM控制的慢(亚光速)和快(超光速)脉冲传播而没有介质色散。这些结果可以有重要的影响,在各种问题中涉及的局部涡态进行横向OAM散射。
2021-08-03 physics.optics
Electromagnetic surface waves at exceptional points
由两个不同的线性均匀介质的平面界面引导,由于描述垂直于平面界面的方向上的空间特性所需的两个矩阵中的任一个的例外点而产生Voigt表面波。与只能在耗散介质中传播的Voigt平面波不同,不需要一个或两个伙伴介质是耗散的。
2020-04-05 physics.optics
Nonlinear guided waves and symmetry breaking in left-handed waveguides
本文分析了平面波导中的非线性导波,波导由左手材料和类克尔非线性介质构成。我们预测,这样的波导可以支持快,慢对称和反对称非线性模式。我们研究了这种对称结构中的对称破缺、分岔和非对称模。我们分析了导波的非线性色散特性,并表明模式可以向前和向后。
2003-10-01 physics.gen-ph physics.optics
Laser induced Zero-Group Velocity resonances in Transversely Isotropic cylinder
本文针对激光冲击下钢圆柱的共振谱预测问题,采用横观各向同性模型计算频散曲线,并通过调整五个弹性常数实现了对零群速度共振频率的准确识别。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Maximal Violation of Kirchhoff's Law in Planar Heterostructures
到目前为止,违反基尔霍夫定律需要在微观结构中图案化的非互易材料。在这些配置中,位于光锥外部的导模或极化激元模的激发(通常经由光栅)是一个要求。在这里,我们描述了如何nonreciprocities体现在无图案异质结构。我们证明,在介电间隔物中的谐振模式分离的非互易膜从背反射器足以最大限度地违反基尔霍夫定律,并确定这种功能,这是满足目前可用的材料的最低介电要求。
2023-02-18 physics.app-ph physics.optics
Miniaturized backward coupler realized by the circuit-based magnetic hyperbolic waveguide
平面波导可以限制电磁波在特定方向上的传输,在滤波器、传感器和能量传输器件中有着广泛的应用。然而,由于对平面集成光子学的需求不断增加,需要具有优异特性的新波导,例如更多功能,更高效率和更小尺寸。在这项工作中,我们报告的实验结果,亚波长平面微波区波导制作的电路为基础的磁性双曲超材料(HMM)和发展相关的理论。隐马尔可夫模型是一种特殊类型的各向异性超材料,其等容线(IFC)采用开双曲面的形式。由于开放色散的IFC,Hulf支持传播具有大有效折射率的高k模式,这使得平面双曲波导能够小型化。特别地,与传统的介质平板波导相反,双曲线导模的群速度是负的,这是可以用来实现电磁波的反向传播的特性。此外,我们还研究了反常光子自旋霍尔效应,并在实验上实现了基于双曲波导的超紧凑后向耦合器。实验结果与数值模拟结果一致。这项工作不仅揭示了显着的潜力,基于电路的平台的实验研究的传播和耦合的导模,但也促进了使用的微波制度的许多集成功能器件的HALCOST。
2020-09-11 physics.app-ph physics.optics
Spin-redirection Berry phase with planar rays
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,国立高等电力技术学院,图卢兹第三大学)
研究发现,在平面射线中,当自旋沿射线演变时,可以产生自旋转向伯尔里相位,通过等离子体例子展示了其机制,并揭示了利用SOIs控制光的新方法。
2026-01-26 physics.optics physics.plasm-ph
Spatial Correlation Functions of Random Electromagnetic Fields in the Presence of a Semi-Infinite Isotropic Medium
我们扩展了以前的分析空间关联函数的经典电磁矢量场附近的一个完美的导电边界[PRE,第73卷,036604(2006)]的情况下,各向同性的半无限介质的平面界面,其特征在于一阶阻抗边界条件。的分析结果示出与计算的情况下,在垂直于界面的方向上的点分离。对于入射场和反射场,确定了复值和非齐次空间关联函数对介质介电常数、渗透率和电导率的依赖关系。对于折射场,空间相关性再次是复值的,但是均匀的并且对折射率的值高度敏感。基于导出的相关性,新的非局部测量方法的精确表征的电磁材料性能的建议。研究了入射方向性对电磁光束传输特性的影响。窄化波束宽度导致作为点分离的函数的关联函数的幅度的较慢减小。以前得到的统计均匀随机自由场的渐近结果检索作为特殊情况。
2006-11-06 physics.ao-ph physics.optics
Fundamental transfer matrix for electromagnetic waves, scattering by a planar collection of point scatterers, and anti-PT-symmetry
本文提出一种适用于一般线性介质的电磁波散射基本转移矩阵公式,并利用该公式精确求解了平面点散射体阵列的散射问题,揭示了反PT对称双联体具有连续激光光谱的特性。
2022-12-06 physics.optics quant-ph
Diffraction gratings of isotropic negative phase-velocity materials
本文研究了在均匀、各向同性、线性介质-磁半空间的平面边界上周期性地刻纹制成的光栅对电磁平面波的衍射。衍射材料中的相速度矢量可以与时间平均的坡印廷矢量共平行或反平行,从而允许将材料分类为正或负负相速度(PPV或NPV)类型。三种用于分析介质光栅的方法-瑞利假设方法,微扰方法,和C形式主义-在这里扩展到包括NPV光栅通过仔细考虑内的折射半空间的场表示。研究了对称和非对称形状的波纹,以及光栅对入射平面波线偏振态响应的多样性。当波纹较浅时,PPV光栅被其NPV类似物取代仅影响非镜面衍射效率,而对镜面衍射效率的影响随着波纹加深而增强。折射材料的类型是否是NPV或PPV示出影响表面波传播以及表面波的共振激发。
2004-08-11 physics.comp-ph physics.optics