Exceptional Points of Degeneracy Induced by Linear Time-Periodic Variation Hamidreza
我们提出了一个一般性的理论例外点的退化（EPD）在周期性时变系统，不一定需要存在的损失或增益，我们表明，即使是一个单一的谐振器的时间周期组件可能会开发EPD。EPD是系统参数空间中的一个特殊点，在该点处，两个或多个本征模在其本征值和本征向量中合并成单个简并本征模。我们证明的条件EPD存在于时间周期系统，无论是无损耗/无增益或损失和/或增益，我们表明，一个系统的时间平均损失/增益为零，表现出EPD与纯粹的真正的谐振频率，但谐振器的能量增长代数的时间。我们表明EPD的发生在一个单一的LC谐振器，而引入的概念是一般的任何时间周期性系统。这些发现在各种电磁/光子系统中具有重要意义，并为传感器，放大器和调制器领域的应用铺平了道路。这种时变EPD的一个潜在的应用突出作为一个高灵敏度的传感器。
2018-08-22 physics.app-ph
Ultra-Sensitive Radio Frequency Biosensor at an Exceptional Point of Degeneracy induced by Time Modulation
利用线性时间周期（LTP）系统中诱导的异常简并点（EPD）的前提来实现极其灵敏的生物传感器。EPD形成在单个LC谐振器中，其中总电容由与生物感测电容器并联的时变电容器组成。我们使用系统参数的时间周期变化（例如，电容）以实现旨在提高基于液体的射频生物传感器的灵敏度的二阶EPD，从而导致固有的超灵敏度。我们表明，在这样一个系统中的EPD的出现和超灵敏度的退化谐振频率的扰动相比，传统的RF传感器。此外，我们调查的电容和电导变化的叉指生物传感电容器的浓度的变化下的生物材料测试（MUT），导致随后的大的变化，在LTP-LC谐振器的谐振频率。与标准LC谐振器的比较证明了所提出的基于LTP-LC的生物传感器的超高灵敏度。此外，我们还展示了不同频率范围内的生物传感器灵敏度的可扩展性。
2020-07-19 physics.app-ph
Exceptional Point of Degeneracy in Backward-Wave Oscillator with Distributed Power Extraction
我们展示了如何形成一个例外的点的简并（EPD）的系统组成的电子束相互作用的电磁模式在慢波结构（SWS）与分布式功率提取的相互作用区引导。基于这种EPD，一个新的制度的操作被设计为返波振荡器（BWO）作为一个同步和简并之间的反向电磁模式和电荷波调制电子束的制度。在这种EPD条件下的退化同步意味着交互系统的两个复杂模式不仅共享波数，而且在波数和本征向量（偏振态）上合并。原则上，对于从射束提取的任何量的输出功率，该新条件保证了电磁波与射束的电荷波之间的完全同步，从而将该EPD-BWO的阈值设置为任何任意的期望值。事实上，我们表明，在SWS中的分布式辐射的存在下，结果在具有高阈值的电子束电流开始振荡，这意味着更高的发电。这些发现有可能导致非常高的输出功率和优异的光谱纯度的高效BWO。
2020-02-11 physics.app-ph
General Conditions to Realize Exceptional Points of Degeneracy in Two Uniform Coupled Transmission Lines
给出了两个均匀（即，沿z不变量）无损和无增益耦合传输线（CTL），即退化带边（DBE）。到目前为止，DBE仅在周期性结构中显示。相比之下，这里考虑的CTL是均匀的，并细分为四种情况，其中两个TL支持前向传播、后向传播和倏逝模式的组合（当忽略互耦合时）。我们证明了第一次，DBE是支持在均匀的CTL之间有适当的耦合时：（i）传播模式和倏逝模式，（ii）向前和向后传播模式，或（iii）四个倏逝模式（两个在每个方向）。我们还表明，加载品质因数的均匀CTL表现出四阶EPD在k=0是强大的串联损耗由于事实上，退化模式不提前的相位。我们还提供了一个微带可能实现的一个均匀的CTL展示DBE使用周期性的串联电容器，非常亚波长的单元格长度。最后，我们展示了一个实验验证的存在DBE的微带实现CTL支持耦合传播和倏逝模。
2020-03-09 physics.app-ph
Exceptional Points of Degeneracy and Branch Points for Transmission-Line Problems - Linear Algebra and Bifurcation Theory Perspectives
我们展示了几个新的方面的例外点的退化（EPD）有关的传播在两个均匀耦合传输线结构。我们描述了一个EPD使用两种不同的方法-通过解决系统矩阵的基础上的特征值问题，并作为一个奇异点从分叉理论，这两个不同的观点之间的联系。作为本征值问题，我们表明，本征值退化总是一致的特征向量退化，使所有的本征值退化隐含EPD在两个均匀耦合传输线。此外，我们讨论了一些细节的事实，EPD定义的分支点（BP）在复频率平面，我们提供了简单的公式，这些点，并显示奇偶时间（PT）对称性导致实值EPD发生在实频率轴上。我们讨论了连接的线性代数方法，以前的波导分析的基础上奇点从分叉理论，它提供了一个补充的观点EPD现象，显示EPD是奇异点的色散函数与折叠分叉。这提供了导波结构中已知的各种模式相互作用现象与最近在以EPD形式描述的量子力学、光子学和超材料系统中观察到的有趣效应的重要联系。
2018-04-05 physics.app-ph
Exceptional Points of Degeneracy in Periodic Coupled Waveguides and the Interplay of Gain and Radiation Loss: Theoretical and Experimental Demonstration
提出了一种基于例外简并点的耦合传输线色散工程新方法。我们发展了一个四阶EPD的理论，由四个Floquet-Bloch本征模合并成一个简并本征模。我们提出了独特的波的传播特性相关联的EPD和开发一个数字的优点，以评估实际发生的四阶EPD在CTL的公差和损失。我们实验验证的第一次存在的第四个EPD（退化带边），通过在微波频率的微带为基础的CTL的色散和传输测量。此外，我们报告说，根据实验观察和开发的品质因数，EPD功能仍然是可观察到的辐射（泄漏能量）的结构，即使在存在制造公差和耗散损耗。我们调查的增益和损失的平衡政权在CTL作为一种手段，在辐射和/或耗散损失的存在下，恢复EPD，而不一定诉诸宇称时间（PT）对称制度。多功能EPD概念在高强度和功率效率振荡器、空间功率合成器或低阈值振荡器等应用中很有前途，并为提高大型相干源的性能开辟了新的领域。
2019-04-16 physics.app-ph
Exceptional Points of Degeneracy with Indirect Bandgap Induced By Mixing Forward and Backward Propagating Waves
我们证明了例外点的退化（EPD）获得在两个耦合波导不诉诸增益和损耗。我们表明的一般概念，模式产生的前向和后向波的适当耦合表现出EPD的顺序为2，有群速度消失。我们验证我们的洞察力，使用耦合模理论，也通过全波数值模拟光耦合到一个光栅的电介质板，当一个支持前向波，而另一个（光栅）支持后向波。我们还演示了如何实现光子间接带隙的引导系统支持一个向后和一个向前波，显示其关系的EPD的发生，并提供了一个设计过程。
2022-05-13 physics.app-ph physics.optics
Third Order Modal Exceptional Degeneracy in Waveguides with Glide-Time Symmetry
三路波导的色散被设计成表现出异常的模式特性。两个具有宇称-时间（PT）对称性的耦合波导先前已被证明具有二阶例外简并点（EPD）。在这项工作中，我们介绍和调查一类特殊的EPD，适用于从射频到光波长，其中三个耦合波导满足滑移时间（GT）对称性表现出三阶模态简并与实值波数。GT对称性涉及波导的无损/无增益组件的滑移对称性，以及在应用滑移对称性操作时改变无源/有源元件的符号。这种GT对称条件允许结构的三个Floquet-Bloch本征模在单个频率处合并为实值波数，此外还具有纯实波数的色散图的一个分支。所提出的方案可以具有从射频到光学器件的应用，包括但不限于分布式放大器、辐射阵列和传感器。
2022-03-15 physics.app-ph physics.optics
One-transmitter Multiple-receiver Wireless Power Transfer System Using an Exceptional Point of Degeneracy
针对多接收端无线电能传输效率易受耦合变化影响的难题，提出利用自振荡系统的简并奇异点实现非PT对称多接收端系统的近似恒定效率传输，降低了系统对耦合变化的敏感度。
2025-02-28 physics.app-ph
Exceptional Degeneracy in a Waveguide Periodically Loaded with Discrete Gain and Radiation Loss Elements
我们证明了一个周期性的波导均匀无损段连同离散增益和辐射元件支持例外点的退化（EPD）。我们提供了保证EPD发生的所有可能条件的解析表达式，即，特征值和特征向量的合并。我们表明，EPD不仅实现了使用对称的增益和辐射周期性加载，但它们也得到使用非对称的增益和辐射损耗的条件。我们说明了简并电磁模式的特点，显示色散图和讨论的EPD频率的可调谐性。我们展示了一个特殊的条件，我们称之为宇称时间（PT）滑移对称性，这导致发生在所有操作频率的简并。在这项工作中提出的EPD类是非常有前途的许多应用程序，将离散分布的相干源和辐射损耗元件，在这种特殊的简并条件附近的操作导致潜在的性能增强，在各种微波和光学谐振器，天线和设备，并可以扩展到一类新的有源集成天线阵列和辐射激光器阵列。
2021-04-08 physics.app-ph physics.optics
A New Amplification Regime for Traveling Wave Tubes with Third Order Modal Degeneracy
通过对慢波结构的本征模色散进行工程化处理来获得理想的模式特性，是提高大功率行波管放大器或振荡器性能的有效途径。我们在这里首次调查了一个新的同步制度行波管的基础上SWS附近的三阶简并条件下，其色散。这种特殊的三本征模同步与一个固定的拐点（SIP），这是由三个Floquet-Bloch本征模在SWS的合并表现。我们展示了“冷”（无电子束）周期SWS的特殊功能与SIP建模为耦合传输线（CTL）和调查SWS的有限长度的谐振。我们还表明，通过调整周期性SWS的参数，可以实现SIP与零群速度或稍微倾斜的一个非常小的（正或负）的群速度导致不同的操作方案的近理想的平坦色散关系。当SIP结构与电子束同步时，用于放大的潜在益处包括（i）增益增强，（ii）增益-带宽积改进，以及（iii）当与常规皮尔斯类TWT相比时更高的功率效率。该理论为进一步提高高功率微波放大器的增益、功率效率和增益带宽积提供了新的途径。
2017-11-22 physics.app-ph physics.plasm-ph
Steady-State Exceptional Point Degeneracy and Sensitivity of Nonlinear Saturable Coupled Oscillators
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究非线性饱和耦合振子在异常点退化处的稳态特性及其灵敏度，揭示了稳态区域与增益值的关系及应用限制。
2026-01-31 physics.app-ph
Exceptional Point Degeneracy as Desirable Operation Point of Oscillator Array with Discrete Nonlinear Gain and Radiating Elements
本文研究周期加载离散非线性增益与辐射元件的振荡器阵列，发现饱和后系统会自发工作在具有π相移的新例外点简并处，该工作点具有更高功率效率且振荡频率与阵列长度无关，对高功率辐射阵列设计具有重要意义。
2023-08-08 physics.app-ph physics.optics
High Power Backward Wave Oscillator using Folded Waveguide with Distributed Power Extraction Operating at an Exceptional Point
例外点的退化（EPD）的概念是用来构思一个退化的同步制度，是能够提高输出功率的水平和功率转换效率的后向波振荡器（BWO）工作在毫米波和太赫兹频率。在这样的高频范围下操作的标准BWO通常产生不超过几十瓦的输出功率，具有大约1%的非常差的功率转换效率。通过沿慢波波导设计分布式增益和功率提取，实现了基于折叠波导的返波管简并同步的新概念。沿着折叠波导的分布式功率提取对于满足在同步点处具有EPD的必要条件是有用的。粒子模拟结果表明，在88.5GHz频率下，工作在EPD模式的返波管输出功率超过3 kw，转换效率超过20%。
2021-03-31 physics.app-ph
Observation of exceptional points in a spherical open elastic system
本研究针对开放球形弹性系统，提出基于深度优先搜索的例外点识别方法，数值发现多个例外点并验证散射极点同时简并，为三维实际模型的相关应用探索奠定基础。
2024-09-13 physics.app-ph physics.class-ph
Orientation-sensed Optomechanical Accelerometers based on Exceptional Points
我们提出了一种光学机械设计，由奇偶时间对称的多层结构调整在异常点简并（EPD），与可调层耦合到微机械弹簧。响应于加速度$α$的该层的偏转导致平方根共振失谐$Δω\equivω-ω_{EPD}\propto \sqrtα$ -从而显著增强超小加速度$α\ll1$的探测。我们的设计是可扩展的，原则上，可以支持更高的$N$阶EPD与灵敏度$Δω\propto\sqrt[n]α$。它还为新一代片上超灵敏加速度计和振动计提供了一条途径。
2020-02-01 physics.app-ph physics.ins-det
Enhanced Sensitivity of Degenerate System Made of Two Unstable Resonators Coupled by Gyrator Operating at an Exceptional Point
我们证明了一个电路，包括两个不稳定的LC谐振器耦合通过回转器支持一个例外的点退化（EPD）与纯实本征频率。两个谐振器中的每一个包括具有负值的电容器或电感器，当不经由回转器耦合到另一个时，示出纯虚谐振频率。与外部扰动施加在系统上，我们分析表明，电路的谐振频率响应如下的平方根依赖于扰动，导致可能的传感器应用。此外，在谐振器中的小损耗的影响进行了研究，我们表明，损失导致不稳定。此外，EPD的发生和敏感性表明，相关的Puixix分数幂级数展开描述了EPD附近的本征频率分岔。EPD具有将传感系统的灵敏度提高几个数量级的巨大潜力。利用EPD的回转器为基础的电路，我们的研究结果铺平了道路，实现新一代的高灵敏度传感器来测量小的物理或化学扰动。
2021-10-05 physics.app-ph
Exceptional Point Singularities in Multi-Section DFB Lasers
激光器具有可控的增益和损耗，并且在适当的设计条件下，是理想的非厄米特系统，允许直接观察和设计光谱奇点，如例外点（EP）。双段分布反馈（DFB）量子级联激光器（QCL）是这样的系统的原型，其允许腔法布里-珀罗（FP）模式的阶梯与四分之一波长移位的DFB模式的受控耦合。调整耦合强度和这两组模式之间的增益差，使探测的制度，从弱耦合到强耦合和异常点奇异的鲁棒观测。在这些特殊的点，激光器表现出一系列的激射和相干完美的吸收dynamics 1，2当泵浦透明。此外，泵浦方案允许故意提升的例外点简并。这些结果表明，由于耦合参数和系统损耗可以在单个器件中进行调节，双节QCL是研究异常点的理想平台。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Anomalous Collision of Exceptional Points on Nonorientable Manifolds
Key Laboratory of Artificial Micro- and Nano-Structures of Ministry of Education and School of Physics and Technology, Wuhan University（教育部人工微纳结构重点实验室与物理科学与技术学院，武汉大学）
该研究揭示了在非定向流形上，双带系统中非阿贝尔性质的异常奇点碰撞现象，通过实验验证了非定向拓扑对能带退化和拓扑相变的影响。
2026-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Array oscillator in coupled waveguides with nonlinear gain and radiation resistances saturating at exceptional point
本文提出一种基于简并例外点（EPD）的周期加载波导阵列振荡器，通过非线性增益饱和实现与阵列长度无关的稳定振荡频率、均匀增益和均匀辐射功率，实验验证了低相位噪声特性，为高功率分布式有源辐射阵列提供了新方案。
2025-02-03 physics.app-ph
Observation of Hermitian and Non-Hermitian Diabolic Points and Exceptional Rings in Parity-Time symmetric ZRC and RLC Dimers
我们提出了观察的恶魔点在厄米和非厄米电子二聚体。建立了PT对称ZRC和RLC二聚体的宇称时间对称性不可破的条件。我们展示了如何出现非厄米简并点的频谱，以及如何保护他们免受厄米扰动。当在系统中加入非厄米特微扰时，非厄米特抛物点（NHDP）变成了一个特殊点环，就像某些狄拉克和外尔半金属一样。在LTspice中，围绕这些特定点的振荡的一些实验模拟与解析和数值预测完全一致。这项工作开辟了一条黄金道路的研究拓扑电路的鲁棒传输的信息在室温下。
2020-04-17 physics.app-ph quant-ph
Hexagonally warped exceptional physics in multi-Weyl semimetals
三维拓扑绝缘体中的非对称翘曲（HW）是目前已知的现象。我们发现，非厄米（NH）的损失/增益可以产生一个特殊的HW效应在双Weyl半金属（DWSM）。DWSM的这一独特的特征对费米表面拓扑结构具有独特的影响。重要的是，在这种$k^3$自旋轨道耦合模拟项的存在下，与DWSM相关的对称性改变，导致四个例外点，其中两个是简并的。引入驱动场消除了这种简并。NH翘曲和驱动参数的共同作用导致了显着的效果，包括合并和调整的例外点。我们分析的拓扑性质所产生的例外轮廓通过评估几个拓扑不变量，如缠绕数，涡度，和NH Berry曲率。我们希望我们的理论结果将启动可能的实验探索NH HW效应。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Symmetry and Degeneracy of Phonon Modes for Periodic Structures with Glide Symmetry
一大类声子晶体和机械超材料表现出滑移对称性，这决定了它们的功能或卓越性能。滑移对称性在声子能带结构中引起了许多有趣的现象，如粘带和简并。充分理解这些现象需要分析声子模的对称性，然而，这是一个具有挑战性的任务，因为它涉及到非对称空间群分析和布里渊区边界的特殊处理。因此，这项工作介绍了一个系统的群论程序确定的声子模式的对称性周期性结构的滑移对称性。以p4g群为例，通过导出高对称性k点的小表示，讨论了声子模的对称性，阐明了不同类型的简并.这项工作提供了深入了解的作用，滑移对称性的声子能带结构，并指导对称性分析的周期性结构的其他类型。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Experimental Demonstration of Sixth Order Degenerate Band Edge in Coupled Microstrip Waveguides
我们展示了一个特殊的点的第六阶简并的三阶梯（或三路）微波波导实现使用三个耦合微带接地介质基板上的物理实现和实验演示。该三路波导支持六个布洛赫本征模，并且在给定频率下全部聚结到简并的单个本征模上。三路波导是无增益的，并且这个例外点与消失的群速度及其多个导数相关联。实际上，我们称之为6阶简并带边（6DBE）的波数-频率色散图具有六个合并分支。我们提供了一个6阶例外点的实验验证，通过评估退化的波数-频率色散图从一个六端口单元的散射参数的测量。我们还展示了由有限长三路波导构成的谐振腔的谐振行为。6DBE的独特特性可用于设计创新的高Q谐振器、振荡器、滤波器和脉冲整形器件。
2021-11-03 physics.app-ph
Observation of coherent perfect absorption at an exceptional point
在过去的几年里，在各个领域，包括光子学，声学和电子学中，对异常点（EP）的兴趣越来越大。然而，EP主要是基于物理系统共振的简并性来实现的;与波的吸收性质相关的不同简并性发生，具有不同的物理表现。在这里，我们证明了这种物理上不同的特殊点，通过工程退化的光学微腔的吸收光谱与耗散。我们实验区分的条件，实现共振EP和吸收EP。此外，当优化光学损耗以在这样的EP下实现完美吸收时，我们观察到吸收光谱中的异常加宽的线形，如理论所预测的。这种类型的EP使不同的散射特性为非厄米奇性的基础研究和应用创造了新的机会。
2021-09-17 cs.SY eess.SY physics.app-ph
