Giant Unruh effect in hyperbolic metamaterial waveguides
Unruh效应是一种预测，即加速的物体即使在真空中加速，也会将其周围环境视为热辐射浴。在实验中很难观察到安鲁效应，因为以g=9.8 m/s2加速的观测者应该只能看到4 × 10 ^-20 K的真空温度。在这里，我们证明了超材料波导中的光子可以表现为加速高达10^24 g的大质量准粒子，这比恒星黑洞附近的表面加速度大约大12个数量级。这些创纪录的高加速度可能使实验研究的昂鲁效应和量子纠缠的损失在强加速参考系。
2019-04-01 gr-qc physics.optics
Giant Modal Gain, Amplified Surface Plasmon Polariton Propagation, and Slowing Down of Energy Velocity in a Metal-Semiconductor-Metal Structure
研究了金属-半导体-金属结构中的表面等离子体激元（SPP）传输，其中半导体被高度激发以具有光学增益。我们发现，附近的SPP共振，传播波矢的虚部从积极的变化到巨大的负，对应于一个放大的SPP传播。SPP经历了巨大的增益，是激发半导体材料增益的1000倍。我们证明了这种巨大的增益与结构中平均能量传播的减慢有关
2009-06-06 physics.optics
Plasmonic waveguides cladded by hyperbolic metamaterials
具有双曲色散的强各向异性介质可以用于等离子体激元波导的包层。为了分析这种波导的基本特性，我们解析地研究了双曲超材料（HMM）在HMM-Insulator-HMM（HIH）结构中的一维波导。我们表明，双曲型超材料包层在设计HIH波导的性能方面提供了灵活性。我们对一维等离子体波导的比较研究表明，HIH型波导可以具有比MIM或IMI波导更高的性能。
2014-11-14 physics.optics
Hyperbolic plasmons on uniaxial metamaterials
我们分析了在半无限各向同性介质和有效单轴材料之间的界面处支持的具有双曲色散的表面电磁波。除了已知的具有双曲线色散曲线的等离子体激元类型外，有时也称为Dyakonov等离子体激元[Z. Jacob和E. E. Narimanov，APL 93，221109（2008）]，我们对具有双曲色散的两种新类型的表面波进行分类。与Dyakonov等离子体激元相反，这种波的一种类型不需要涉及双曲超材料。这些具有TE和TM电磁分量的混合偏振等离子体激元模式是定向的。其传播方向可以通过改变材料参数来控制。
2015-08-03 physics.optics
Self-consistent Purcell factor and spontaneous topological transition in hyperbolic metamaterials
在这项工作中，我们开发了一个自洽的方法来计算Purcell因子和兰姆位移的高色散双曲型超材料占有效偶极子频率偏移。我们还从理论上预言了自发拓扑转变的可能性，这种自发拓扑转变的发生不是由于系统参数的外部变化，而是由于兰姆位移。
2016-07-12 physics.optics
Plasmon-polaritons and diffraction on the layer of asymmetric hyperbolic metamaterial
我们考虑了沿一层双曲型超材料的等离子激元在各向异性轴平面内传播，其方向任意。作为层状材料，我们使用周期性的平面层状人工介质或薄金属和电介质层的双曲超材料，并产生其均匀化。找到了快、慢、泄漏、滑动流、前向和后向等离子体激元-极化激元存在的条件，得到了任意偏振态平面波在这种结构上衍射的菲涅耳公式。计算了等离子体激元-极化激元的色散和平面波衍射。
2020-01-10 physics.optics
Field-effect induced tunability in planar hyperbolic metamaterials
我们证明，使用的场效应来调整的层状双曲超材料的有效光学参数导致其在光学制度的色散特性的拓扑转变。场效应选通通过载流子密度的变化电调制透明导电氧化物中的介电常数。这些介电常数的变化导致了~200%的有效电磁参数的主动极端调制以及双曲型超材料的各向异性色散表面的主动控制，并使光子带隙的打开和关闭成为可能。
2015-07-23 physics.optics
Terahertz active spatial filtering through optically tunable hyperbolic metamaterials
我们从理论上考虑红外驱动的双曲型超材料能够空间过滤太赫兹辐射。超材料是由交替的半导体和电介质层制成的平板，其在太赫兹频率下的均匀单轴响应显示出不同符号的主折射率。由超材料双曲色散提供的间隙允许板在通过改变红外辐射强度可调谐的带宽内停止空间频率。我们数值上证明了设备的功能，通过诉诸全波模拟耦合到半导体层中的红外辐射光激发的电荷载流子的动力学。
2012-05-30 physics.optics
Perfect absorption and giant magnification with a thin metamaterial layer
结果表明，当电磁波入射到介电常数和磁导率实部为零的特殊超材料层上时，可以实现理想的吸收和巨大的放大。介电常数和磁导率的虚部保持非零，对应于有限的损耗或增益。即使超材料层的厚度任意薄，并且介电常数和磁导率的绝对虚部非常小，仍然可以实现完美的吸收和巨大的放大率。超材料层需要一个全反射基板来实现完美的吸收，而这对于巨大的放大倍数来说是不需要的。
2011-02-14 physics.optics
Broadband enhancement of spontaneous emission from nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds by hyperbolic metamaterials
我们实验证明了纳米金刚石中氮空位中心发射的宽带增强。通过使用具有双曲色散的多层超材料来实现增强。这种超材料是由金和氧化铝层交替堆叠而成的。我们的方法铺平了道路，建设高效的单光子源作为平面片上器件。
2013-04-24 physics.optics
Chalcogenide hyperbolic metamaterial with switchable negative refraction
硫系玻璃是一种特殊的材料，其在相变时显示出宽的光学特性对比度，并且被高度研究用于可重构电子和纳米光子器件。在这里，我们报告了第一个基于硫族化物玻璃的非易失性、可切换双曲超材料的概念验证演示。通过使用$Ge_{2}Sb_{2}Te_{5}$（GST）合金作为多层纳米复合结构的组分之一，并利用其相变特性，我们展示了一种双曲超材料，其中I型双曲色散$(ε_{\perp} < 0, ε_{\parallel} > 0)$可以从近红外到可见光区域切换。这为可重构器件应用开辟了新的机会，例如成像、光学数据存储和传感。
2017-03-31 physics.optics
Switchable Hyperbolic Metamaterials With Magnetic Control
研究了一种可开关双曲型材料（SHM），通过磁场控制可以打开或关闭材料的双曲型色散。该结构简单，为一维周期性的介质层和旋磁层堆叠结构。旋磁层的有效磁导率为负时，旋磁材料的双曲线色散可转化为规则的圆色散，当直流磁场关闭时，旋磁材料的双曲线色散可转化为规则的圆色散。这种可切换的色散转变是可逆的，在许多领域具有巨大的潜在应用。
2012-03-06 physics.optics
Lasing Action with Gold Nanorod Hyperbolic Metamaterials
相干纳米级光子源对于实现全光通信至关重要。几种小于衍射极限的纳米激光器已经在理论上被提出，并通过实验证明了使用等离子体腔来限制光场。这种紧凑的腔体表现出大的Purcell因子，从而增强了自发发射，该自发发射进入激光模式。然而，迄今为止报道的大多数等离子体纳米激光器都采用了共振纳米结构，因此激光发射仅限于共振波长附近。在这里，我们报告了一种基于金纳米棒双曲超材料的激光发射方法。双曲超材料由于光学状态的大光子密度而提供宽带Purcell增强，同时还支持表面等离子体模式以由于纳米棒介质中的非局部效应而提供用于激光发射的光学反馈。我们通过与椭圆色散超材料的比较，实验证明了双曲超材料在实现激光作用方面的优势。数值模拟比较了不同色散的异向介质的Purcell因子和表面等离子体激元模式，支持了实验结果的结论。我们表明，虽然这两种类型的超材料支持激光，发射与双曲线样品的两倍左右，与椭圆形的阈值低35%。因此，双曲型超材料可以作为一个方便的平台，选择纳米相干光子源在一个广泛的波长范围。
2016-09-16 physics.optics
Observation of enhanced optical spin Hall effect in a vertical hyperbolic metamaterial
双曲型超材料，即水平堆叠的金属和介质多层膜，最近被研究作为观察光学自旋霍尔效应的平台。然而，水平双曲型超材料中存在的大自旋霍尔效应伴随着极低的透射率，这阻碍了其实际应用。减小样品厚度以增加透射率会导致偏移减小。在这封信中，我们证明了一个垂直的双曲超材料可以提高几个数量级的位移相比，其水平对应的位移。在相同的材料组合和总厚度条件下，当入射角为5 °时，位移增强可达800倍以上，当入射角为1 °时，位移增强可达5000倍以上，且位移增强与入射角有关。作为概念验证，我们用纳米压印光刻法制作了一个大尺寸的金纳米光栅，并用斯托克斯偏振仪测量了螺旋度相关的位移，这与模拟结果吻合得很好。垂直双曲超材料中的巨大光学自旋霍尔效应将使包括滤波器、传感器、开关和分束器在内的光学器件的螺旋度相关控制成为可能。
2019-06-25 physics.optics
Second harmonic double resonance cones in dispersive hyperbolic metamaterials
研究了双曲型超材料中二次谐波双共振锥的形成。该结构表面上的电偶极子诱导二次谐波光传播到两个不同的体积等离子体激元-极化激元通道中：一个信号在其特有的共振锥内传播;一个锁相信号被困在泵的共振锥下。超材料色散和双折射引起两个体积等离子体激元之间的大的角度发散，使这些结构的理想亚波长的第二和更高的谐波成像显微镜。
2013-05-23 physics.optics
The effectiveness of thin films in lieu of hyperbolic metamaterials in the near field
我们表明，近场功能的双曲型超材料（HMM），通常提出增加光子局域态密度（LDOS），可以实现与薄金属膜。虽然阻碍有无限密度的内部传播的平面波状态，外部耦合到附近的发射器受到严格限制。我们分析表明，适当设计的薄膜，厚度相当于金属尺寸的双曲线超材料，产生的LDOS高达（如果不高于）的HALF。我们说明了这些想法，通过执行精确的数值计算的LDOS的多层阻碍，以及他们的应用程序的问题，最大限度地提高近场热传递，显示薄膜是合适的替代品，在这两种情况下。
2014-01-29 physics.optics
Hyper-Plasmonics: hyperbolic modes of a metal-dielectric interface
等离子体共振，与强耦合的光电子在金属-电介质界面，允许光限制和控制在亚波长尺度。它从根本上受到电子固有迁移率的限制，导致电磁响应的相应非局部性。我们报告说，这种非局部性也导致在金属-电介质界面附近形成双曲线层，其电磁响应具有很强的各向异性。虽然由此产生的“双曲线阻塞”导致抑制传统的等离子体共振，双曲线层也支持一个全新的类别的表面波，提供更长的传播距离和更强的场约束，同时。此外，这些“超等离子体激元”不限于等离子体激元共振的接近，这显著地扩展了等离子体激元设备的操作带宽。
2017-12-10 physics.optics
Hyperbolic Metamaterial Feasible for Fabrication with Direct Laser Writing Processes
受激发射耗尽显微镜启发的直接激光写入（STED-DLW）工艺可以提供3D结构的衍射无限制造，这是传统电子束或光学光刻不可能的。我们提出了一种双曲超材料与STED-DLW制造。首先，我们设计了具有三种不同磁偶极子的曲折线结构，这些磁偶极子可以在不同的光入射下被激发。然后，根据垂直入射和侧向入射时对应的有效参数，我们发现五层结构在15 ~ 20 THz之间呈现双曲型色散关系。最后，我们研究了有效参数的虚部对超材料色散的影响。尽管几何各向异性，所提出的超材料结构也具有三维各向同性渗透率的潜力。
2015-04-14 physics.optics
Steering visible Dyakonov surface waves at the hyperbolic metasurface
存在于各向异性界面上的Dyakonov表面波提供了一种几乎无损耗的二维导光方式。然而，几十年前预测的Dyakonov表面波的实验演示似乎总是具有挑战性的弱各向异性指数的天然材料。在这里，我们实验证明了一个Dyakonov表面波模式在可见光频率的双曲元表面传播。双曲型各向异性可以同时支持超表面两个表面上的Dyakonov表面波，并形成低损耗和大允许角带的Dyakonov型模式。详细的理论分析和数值模拟证明了这种表面波模的电场具有横向自旋，其方向由双曲各向异性和表面法线的取向决定，并在此基础上实验观察到了超表面表面波模的光子自旋霍尔效应.
2021-06-10 physics.optics
Design and Numerical Analysis of Hyperbolic Metamaterial Based Ultrasensitive E. Coli Sensor
本文提出一种基于Ag-Al2O3双曲超材料的超灵敏E. Coli传感器，利用时域有限差分法分析，在可见至近红外波段实现9000 nm/bacteria的极高灵敏度，适用于宽波段无标记检测。
2023-11-27 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
Giant optical nonlocality near the Dirac point in metal-dielectric multilayer metamaterials
采用考虑光学非局域效应的传输矩阵方法，通过对三维Ω-k空间中多层金属-介质叠层能带结构的分析，揭示和研究了无损多层金属-介质异向介质在Dirac点附近的巨大光学非局域性.狄拉克点的位置解析地位于ω-k空间中。结果表明，狄拉克点的出现是由于耦合表面等离子体激元的对称和非对称本征模的简并。研究了光学非局域性引起的多层膜叠层相对于有效介质的ε近零频移。此外，通过等频轮廓分析，研究了狄拉克点附近的巨光学非局域性，并证明了狄拉克点处由于光学非局域效应而产生的光束分裂现象.
2013-09-04 physics.optics
Reflection from the periodically modulated interface of a hyperbolic metamaterial
对入射辐射在周期调制双曲型超材料边界上的散射特性进行了数值研究。我们已经找到了最佳的锯齿形轮廓的接口，它提供了最小的反射。结果表明，在一定的取向的超材料的光轴，一个亚波本地化的领域发生在锯齿界面。给出了本征模的近似解析表达式，并应用格林第二恒等式将数值方法推广到计算场。
2019-01-09 physics.optics
Hyperbolic Metamaterials and Coupled Surface Plasmon Polaritons: comparative analysis
本文采用Kronig Penney（KP）模型研究了亚波长金属/介质层状结构（又称双曲型超材料）的光学特性。我们发现，双曲Issues表面存在的所有组合层的折射率和厚度，和最大的Purcell增强（PE）的自发辐射实现远离名义上的双曲区域。通过对金属/介质波导中的Hsps和表面等离子体激元（SPPs）导模的场分布、色散曲线和Purcell因子（PF）的详细比较，表明Hsps是弱耦合的间隙或平板SPPs模。宽带PE并不特定于阻碍，并且可以在单个薄金属层中容易地获得。此外，大的波矢和PE总是与高损耗、短的传播距离和大的阻抗相结合;因此，HPLC-PE本质上是能量直接耦合到金属中的自由电子运动中，或辐射寿命的猝灭。PE在Hyndrome是不相关的双曲性本身，但仅仅是在金属或极性介质中的介电常数的强色散的结果，因为我们的结论是相关的也发生在自然界中的红外Hyndrome。当涉及到辐射过程和场浓度的增强时，阻碍并不比更简单的等离子体结构优越。
2016-09-08 physics.optics
Neural network enabled wide field-of-view imaging with hyperbolic metalenses
针对双曲超透镜轴外像差限制视场的问题，提出用eigenPSF生成的模拟数据训练Restormer神经网络校正像差，实现了54°宽视场的高质量成像，无需实验数据采集。
2025-08-03 physics.optics
Giant optical anisotropy and visible-frequency epsilon-near-zero in hyperbolic van der Waals MoOCl2
Emerging Technologies Research Center, XPANCEO（新兴技术研究中心，XPANCEO）；Department of Inorganic Chemistry, University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化学技术大学无机化学系）；National Graphene Institute (NGI), University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）
该研究通过实验确定了超双曲vdW MoOCl2的完整介电张量，揭示其在可见光频的ε近零条件及超大双折射特性，为超双曲和ENZ材料提供了基准参数。
2025-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Confined Hyperbolic Metasurface Modes for Structured Illumination Microscopy
等离子体激元双曲超颖表面已经成为操纵光传播的有效平台。在这里，限制模式上的银纳米脊阵列，表现出双曲线色散用于演示和建模的超分辨率成像技术的基础上结构照明显微镜。在458 nm处的空间分辨率约为75 nm，这是3.1倍，优于等效的衍射极限图像。这项工作强调的能力，工程师的限制光学模式的属性，并利用这些特性在成像中的应用。这项工作的结果可能会导致使用设计的亚波长结构的超分辨率成像的改进方法。
2021-09-02 physics.optics
Electromagnetic Energy Density in Hyperbolic Metamaterials
推导了电磁波通过双曲型超材料时的能量密度。这两种类型的障碍进行了研究。通过将色散吸收隐马尔可夫模型看作一个有效的单轴晶体，我们发现在电磁波的影响下，I型（II型）隐马尔可夫模型在垂直于光轴和平行于光轴方向上的响应分别类似于Lorentz（Drude）和Drude（Lorentz）介质。数值算例揭示了这两种类型的阻尼器的方向相关储能容量的一般特性。
2022-03-07 physics.optics
Flexible but Refractory Single-Crystalline Hyperbolic Metamaterials
本研究通过磁控溅射在柔性云母基底上沉积难熔氮化物超晶格，成功制备出柔性单晶双曲超材料，其在可见至近红外波段具有低损耗、高优值的双频带双曲色散，且在加热和弯曲下保持优异稳定性，为高性能柔性光电器件提供了可扩展的制备途径。
2023-04-26 physics.optics
Hyperbolic Metamaterials: From Dispersion Manipulation to Application
操纵等频轮廓线（IFC）的性质将为光与物质的相互作用提供有力的控制。重要的是，双曲型异向介质（Hysteresis），一类具有双曲IFC的人工各向异性材料已被深入研究。由于开放的色散曲线，Hyndrome支持传播高k模式，并具有增强的光子态密度。因此，利用HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC-HPLC还讨论了半导体和HMM为基础的结构，如超晶体的色散操纵。本教程中给出了理论方法和实验平台。最后介绍了双曲型色散的一些潜在应用
2019-09-23 physics.optics
Tunable THz generation and enhanced nonlinear effects with active and passive graphene hyperbolic metamaterials
由于石墨烯与入射光之间的弱光物质相互作用，石墨烯的活性和非线性性质受到限制。在这项工作中，我们提出了增强的非线性效应在低太赫兹（THz）范围内通过设计一种新的图案化石墨烯双曲超材料（GHMM）。更具体地说，它表明，三次谐波产生（THG）可以显着增强所提出的GHMM由于在共振场的增强，以及支持慢光响应，促进强轻物质相互作用。
2020-03-03 physics.optics
Super-Planckian far-zone thermal emission from asymmetric hyperbolic metamaterials
在本文中，我们证明了非对称双曲型超材料（AHM）可以在远场区产生超过普朗克极限的强方向性热辐射。非对称性是单轴介质中固有的，其光轴相对于介质界面倾斜，并且表现为相对于界面向上和向下传播的波的性质的差异。众所周知，在通常的双曲型超材料中，某些光子会发生高态密度（DOS），但在真空中，它们的发射会通过全内反射而保持较小的数量。然而，AHM的使用增强了AHM中的波与自由空间中的波的耦合效率，这导致在某些方向上的超普朗克远场热发射。不同的等离子体超材料可用于实现AHM。作为例子，从AHM的热发射，基于石墨烯多层膜，进行了讨论。
2014-02-14 physics.optics
Second-harmonic generation from hyperbolic plasmonic nanorod metamaterial slab
双曲等离子体超材料为设计不寻常的线性和非线性光学特性提供了许多机会。我们发现，模式重叠的基本和二次谐波光在各向异性等离子体超材料板的辐射的二次谐波强度的宽带增强的结果由高达2个数量级的TM和TE偏振的基本光，相比TM偏振照明下的光滑的金膜。这些结果为设计可调谐倍频超材料提供了可能性，其目标是克服与厚非线性晶体中的经典相位匹配条件相关的限制。
2016-01-07 physics.optics
Generation, amplification, frequency conversion and reversal of propagation of THz photons in nonlinear hyperbolic metamaterial
提出了一种超材料，它支持三个或更多的正常和反向电磁模式的混合物，具有相等的同向相速度和相互反向的能量通量。这使得非凡的三波混频，大大增强了光学参量放大和频率变化的纠缠光子在反射方向的产生。基于波导THz波在碳纳米管超材料中反向传播的具体例子，对这一过程进行了原理验证数值模拟。
2017-09-18 physics.optics
Photonic band-gap engineering for volume plasmon polaritons in multiscale multilayer hyperbolic metamaterials
本文从理论上研究了大波矢波（体等离子体激元）在具有两层结构的多层双曲型超材料中的传播。我们表明，当一个亚波长的金属-电介质多层（“子结构”）的参数调制（“超结构”）在一个更大的波长尺度上，所产生的多尺度双曲型超材料中的体等离子体激元的传播受到光子带隙现象。通过改变超结构的几何形状，可以对这种等离子体激元进行很大程度的控制。当这种几何形状是周期性的时，由于布拉格反射而在体等离子体带内形成阻带。当在另外的周期性超结构中引入腔层时，法布里-珀罗性质的共振峰存在于阻带内。更复杂的上部结构的几何形状也被认为是。例如，分形Cantor类多尺度超材料被发现在体积等离子体带中表现出特征性的自相似光谱特征。多尺度双曲型超材料被证明是一个有前途的平台，大波矢体等离子体波，无论是被认为是作为一种新的信息载体或远场亚波长成像。
2014-04-17 physics.optics
Giant enhancement of electric field between two close metallic grains due to plasmonic resonance
我们从理论上研究了两个紧密的金属颗粒之间的等离子体共振，两个金属颗粒之间的间隙的宽度远小于入射电磁波的长度。建立了共振条件，发现了电场增强现象，并通过最简单几何条件下问题的解析解证实了我们的结论。我们讨论我们的结果更复杂的情况下的扩展。
2009-10-29 physics.optics
Strong coupling in semiconductor hyperbolic metamaterials
基于半导体的层状双曲超材料（HHPM）在红外光谱范围内具有高波矢体积等离子体激元（VPP）模式。通过增强的Purcell效应，在弱耦合区成功地利用了VPP模式。在本文中，我们实验证明了半导体隐马尔可夫模型中的VPP模式与外延嵌入量子阱的子带间跃迁之间的强耦合。我们观察到明确的anticrossings的零阶，第一，第二，和第三阶VPP模式的色散曲线，导致每个模式的上，下极化激元分支。该演示为将HPLC-IR与嵌入式外延发射器或检测器结构相结合创建新型红外光电结构奠定了基础。
2021-11-12 physics.optics
Hyperbolic metamaterial as a tunable near-field spatial filter for the implementation of the active plasmon injection loss compensation scheme
我们提出了如何物理实现的辅助源中描述的最近推出的主动等离子体激元注入损耗补偿方案增强近场超透镜。特别是，我们表明，在主动等离子体激元注入方案中描述的辅助源的特性，包括可调谐窄带和选择性放大，通过卷积可以实现通过使用双曲超材料作为近场空间滤波器。除了损失补偿，建议的近场空间滤波器可以用于实时高分辨率边缘检测。
2017-10-26 physics.optics
Realizing Giant Spin-Selective Reflection based on a Chiral Meta-structure Operating in the Visible-Infrared Regime
自旋选择性反射引入手征，可以在现实生活中有很多的应用，如光谱学，光学设置，媒体行业等。在本文中，反射为基础的超颖表面提出了在宽带可见光和红外（IR）制度引入巨大的手征光学效应。这里展示了基本单元也称为纳米结构的优化和结果。建议的纳米结构在最佳参数下的反射率显示在反射模式中包含多波段巨手光学效应。结果表明，这种超颖表面可以产生大的自旋选择性反射系数，并且具有中等的手征性，覆盖了宽带波长。可见光和红外波段的圆二色性显示了它在日常生活中的潜在应用。这一工作也为实现宽带低损耗巨自旋霍尔效应提供了新的途径。
2023-02-22 physics.optics
Directional out-coupling from active hyperbolic metamaterials
双曲型超材料（Hyperbolic Metamaterials，简称HAMTS）由于具有宽带调控光子态密度和亚波长光限域的能力，近年来引起了人们的广泛关注。然而，一个主要的困难出现与光的耦合出的阻碍，由于强限制的电磁场的状态与高动量称为高k模式，成为渐逝的结构外。在这里，我们报告的第一个演示的方向耦合的光从高k模式在一个有源HMM使用高折射率牛眼光栅。嵌入超材料下方的量子点（QD）通过共振锥的传播和耦合输出显示出高度定向的发射，这是双曲介质的独特特征。这种有效的光耦合出有源HPLOIS的演示可以为使用这些系统开发实用的光子器件铺平道路。
2014-04-06 physics.optics
Selective Radiative Heating of Nanostructures Using Hyperbolic Metamaterials
提出利用环形透明双曲超材料调控等离激元共振角模式，实现亚波长纳米线间的选择性辐射加热，可用于辐射热管理。
2014-12-16 physics.optics
Super-Planckian Near-Field Thermal Emission with Phonon-Polaritonic Hyperbolic Metamaterials
本文利用精确的S矩阵计算方法研究了多层双曲型超材料的超普朗克近场热交换。我们研究了两个多层双曲型超材料结构之间的热交换。我们表明，这种超材料的超普朗克发射可以来自表面声子极化激元模式的存在下，或从一个连续的双曲模式取决于复合材料的选择以及结构配置。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Zero-index and Hyperbolic Metacavities: Fundamentals and Applications
光学谐振腔（Optical Resonant Cavities，ORC）作为光操控的基本构件，在光操控中有着广泛的应用，它可以限制电磁波，改善光与物质之间的相互作用，在腔量子电动力学、非线性光学和量子光学中也发挥着重要作用。特别是近年来，由亚波长单胞组成的人工材料--超材料的兴起，极大地丰富了有机硅的设计和功能。在这里，我们回顾零指数和双曲型超材料构建新的ORC。本文首先介绍了零折射率和双曲型超材料的分类和实现方法。其次，总结了零折射率腔和双曲腔的独特性质，包括零折射率（双曲）亚腔的几何不变性、均匀/非均匀场分布和拓扑保护（反常标度律、尺寸无关性、高阶模连续性和无色散模）。最后介绍了零指数亚腔和双曲亚腔的一些典型应用，并对亚腔的研究进行了展望。
2021-05-26 physics.app-ph physics.optics
Constructing Hyperbolic Metamaterials with Arbitrary Medium
双曲型超材料的最新进展在控制光传播领域取得了许多突破。然而，不寻常的电磁特性也对其组成材料提出了极高的要求。受天然材料有限的相对介电常数的限制，构造的双曲型超材料的有效介电常数也被限制在一个狭窄的范围内。基于结构诱导欺骗表面等离子体激元的概念，我们证明了可以选择任意材料来构造具有独立的相对有效介电常数分量的双曲型超材料.此外，相对有效介电常数分量的理论可实现范围是无限的。作为该方法的证明，设计了三种新型的双曲型超材料，并通过特定方向的传播对它们的功能进行了数值和实验验证。为了进一步说明该方法的优越性，提出了一种全金属低损耗双曲型超材料填充空气，并进行了演示。该方法有效地降低了双曲型超材料的设计要求，为微波和太赫兹聚焦、超分辨率成像、电磁隐身等需要大介电常数覆盖的场景提供了新的思路。
2020-11-17 physics.app-ph physics.optics
Analogue quantum gravity in hyperbolic metamaterials
众所周知，双曲型超材料中的异常光子可以被描述为生活在有效闵可夫斯基时空中，这是由这些超材料中的强各向异性介电张量的特殊形式定义的。在这里，我们证明了在这种近似的范围内，双曲超材料中的声波看起来类似于引力波，因此量子化的声波（声子）看起来类似于引力子。这种量子引力的模拟模型在双曲型超材料的相变附近看起来特别有趣，在那里，可以根据超材料温度来开关量子引力效应。我们还预测了强增强的声致发光的铁磁流体为基础的双曲型超材料，这看起来类似于强引力场中的粒子创建。
2022-04-12 gr-qc physics.optics
Enhancement of Coulomb blockade in epsilon near zero and hyperbolic metamaterials
超材料中电荷的库仑相互作用可以通过其有效介电响应函数来表示。库仑相互作用在人工设计的近零折射率（ENZ）和双曲超材料中出现了显著增强。事实上，最近观察到负ENZ条件通过增强库珀配对来增强复合超材料的超导性质。在这里，我们证明了正ENZ条件增强了电荷的库仑排斥，从而大大增强了这种超材料的库仑阻塞效应。与高温超导铜氧化物类似，在双曲型超材料中，超导性和库仑阻塞诱导的电荷有序性被预测为相互竞争。
2017-09-25 cond-mat.supr-con physics.optics
Hyperbolic Metamaterials
双曲型超材料最初被引入以克服光学成像的衍射极限。此后不久，人们意识到双曲型超材料展示了许多新颖的现象，这些现象是由它们的光子态密度的宽带奇异行为引起的。这些新的现象和应用包括超分辨率成像，新的隐身技术，增强的量子电动力学效应，热超导，超导和有趣的引力理论类似物。在这里，我们简要回顾了典型的材料系统，表现出双曲线的行为和概述双曲超材料的重要应用。
2015-10-24 cond-mat.mtrl-sci gr-qc physics.optics
Applications of hyperbolic metamaterial substrates
我们回顾了双曲型超材料的性质，并表明它们是有前途的候选人作为基板的纳米成像，纳米传感，荧光工程和控制热发射。双曲超材料可以支持独特的体模、可调谐表面等离子体激元以及可用于各种应用的表面双曲态（Dyakonov等离子体激元）。我们比较了有效介质的预测与实际实现的双曲超材料，以显示其潜在的辐射衰减工程，生物成像，次表面传感，元等离子体和超普朗克热发射。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Virtual Black Holes in Hyperbolic Metamaterials
电磁超材料中的光学空间可以被设计成模拟各种奇异的时空几何形状。然而，这些超材料模型在许多方面受到限制。人们相信真实的物理时空在普朗克尺度上强烈波动。这些波动通常被描述为虚黑洞。迄今为止介绍的静态超材料模型没有表现出类似的行为。在这里，我们证明了双曲型超材料中光学空间的热涨落导致虚电磁黑洞的产生。如果超材料的介电组分表现出临界乳光，则该效应非常大。
2011-01-24 gr-qc physics.optics
Experimental observation of effective gravity and two times physics in ferrofluid-based hyperbolic metamaterials
最近有人提出，双曲型超材料中的异常光波表现出两次物理行为（Phys. Rev. Lett. 105，067402，2010）。通过对铁/钴基双曲型超材料的类重力非线性光学的研究，我们在实验上观察到了这种效应。除了传统的时间坐标外，沿超材料光轴方向的空间坐标也表现出类时特性，这导致了这些系统中非常不寻常的二次物理行为。
2020-08-20 gr-qc physics.optics
Hyperbolic metamaterial lens with hydrodynamic nonlocal response
我们研究了双曲型超材料（HALF）中的流体动力学非局部响应的影响，重点是实验上可实现的参数制度，其中单位细胞远小于光波长，但远大于金属成分中自由电子等离子体的纵向压力波的波长。我们推导了非局部修正的有效材料参数解析，并说明显着的非局部效应的色散曲线的数值。作为一个应用，我们发现，在局部响应近似和流体动力学Drude模型中的HMM透镜的聚焦特性可以有很大的不同。有趣的是，有时候非局部理论预测的聚焦效果要好得多。因此，为了检测非局部响应是否在双曲超材料中起作用，我们建议测量双曲超材料透镜的近场分布。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic hyperbolic optical metamaterials
强各向异性介质的介电常数或磁导率张量的主分量具有相反的符号被称为双曲介质。这种介质支持传播具有表现出独特光学特性的极大波矢量的电磁波。然而，在迄今为止研究的所有人造和天然光学材料中，双曲色散仅源于电响应。这将材料功能限制在光的一个偏振，并抑制自由空间阻抗匹配。这种限制可以在具有电张量和磁张量的相反符号的分量的介质中克服。在这里，我们提出了在三维超材料的磁双曲色散的实验演示。我们测量了超材料的等频线轮廓，并揭示了椭圆和双曲色散之间的拓扑相变。在双曲机制下，我们证明了热辐射的强烈增强，它变得有方向性、相干性和偏振性。我们的研究结果表明，实现有效的非偏振光阻抗匹配的双曲介质的可能性。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhancement of Unruh effect in high-intensity laser fields using hyperbolic metamaterials
高强度的激光场作用于自由电子被提出来产生足够大的加速度，使昂鲁辐射的检测。然而，目前可实现的电子加速度还不够大。在这里，我们证明了在高强度激光场的Unruh效应是强烈增强的双曲型超材料，使许多数量级的小加速度可以用来检测Unruh辐射。
2020-08-09 gr-qc physics.optics
Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials
具有强各向异性光学性质的超表面可以支持深亚波长尺度的受限电磁波（极化激元），其有望在光子和光电应用中控制光。我们开发了一个中红外双曲超颖表面纳米结构的六方氮化硼支持深亚波长尺度的声子极化激元，平面内双曲色散传播的薄层。通过应用红外纳米成像技术，我们可视化的凹（异常）波前的发散极化激元光束，这代表了双曲型极化激元的一个里程碑式的功能。结果说明了近场显微镜如何应用于揭示各向异性材料中极化激元的奇异波前，并表明纳米结构范德华材料可以形成双曲红外超颖表面器件和电路的高度可变和紧凑的平台。
2019-04-08 physics.app-ph physics.optics
