Electromagnetic polarization matrix and its physical interpretation
Independent Researcher（独立研究者）；Center for Photonics Sciences, University of Eastern Finland（芬兰东部大学光子科学中心）
本文提出6x6电磁极化矩阵，用于描述电场和磁场的耦合关系，通过引入电场和磁场的相互关联，提供统一的极化表征框架。
2026-03-22 physics.optics
On-axis polarization of beams radiated by electromagnetic circularly coherent sources
本文提出具有柱对称和无限延伸的部分相干电磁源，利用汉克尔函数基函数展开给出交叉谱密度矩阵，并研究其辐射场的谱密度和三维偏振度，定义了一类相干矢量模式与基函数一致的柱对称源。
2025-01-23 physics.optics
Three-dimensional polarization of fields radiated by partially coherent electromagnetic cylindrical sources
本文研究了具有柱面对称性且无限延伸的部分相干电磁柱面源，通过基函数展开其交叉谱密度矩阵，分析了辐射场的谱密度和三维偏振度，并定义了一类相干矢量模式与基函数一致的柱面源。
2025-01-22 physics.optics
Confined Electromagnetic Waves in Media Composed of Topological Insulators
该论文研究拓扑绝缘体波导中的电磁波约束，利用 θ 电动力学改变界面边界条件，实现 TEM 波、杂化 TE-TM 模式及低损耗偏振调控。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quaternions and rotations: applications to Minkowski's four-vectors, electromagnetic waves and polarization optics
本文用四元数统一表示闵可夫斯基空间的洛伦兹旋转，导出麦克斯韦方程的四元数形式，推导电磁波偏振不变量，并应用于偏振光学，同时给出闵可夫斯基三角不等式推导。
2024-07-16 physics.optics
Broad-band polarization-independent total absorption of electromagnetic waves by an overdense plasma
我们在实验和理论上都表明，表面等离子体激元（SPP）激发引起的过密等离子体对电磁波的与偏振无关的宽带吸收可以通过两个因素的结合来实现：非零入射角和二维圆形衍射光栅放置在等离子体边界前方适当选择的距离处。直接检测SPP已经实现了第一次使用嵌入在等离子体中的微型天线。
2010-08-20 physics.optics physics.plasm-ph
Polarization and spatial coherence of electromagnetic waves in uncorrelated disordered media
空间场关联函数是描述无序介质中的介观现象和复杂材料光学特性的关键参量。然而，到目前为止，与光波的矢量性质有关的许多方面还没有被研究过。从理论上研究了三维无关联无序介质中偶极源产生的电磁波的偏振和相干特性。利用偏振光的多重散射理论，解析地计算了空间场相关矩阵。这使我们能够提供一个正式的描述的光去偏振过程中的“偏振本征通道”，并推导出解析公式的空间相干性的多重散射光。
2014-01-14 cond-mat.dis-nn physics.optics
Degree of polarization of a spectral electromagnetic Gaussian Schell-model beam passing through 2-f and 4-f lens systems
谱电磁高斯-谢尔模型（SEGSM）光束是高斯-谢尔模型光束的推广，其参数具有谱相关性，为随机电磁广义统计平稳类束场提供了一个基本的经典模型。研究了SEGSM光束通过2-f和4-f透镜系统的偏振度。观察到对于2-f透镜系统，透镜后焦平面处的光谱DOP相对于光轴的横向位置和光束的光谱参数而变化。对于4-f透镜系统，后焦平面处的光谱偏振度与光束的横向位置无关，而与光束参数有关，如光束均方根宽度的平均值、关联函数的均方根宽度以及透镜系统傅立叶平面处的孔径大小。
2020-07-16 physics.optics
Electromagnetic polarization controlled perfect switching effect with high refractive index dimers. the beam-splitter configuration
小于波长的高折射率（HRI）电介质颗粒，孤立的或形成一个设计的合奏是理想的候选人，作为新的多功能元件，用于构建光学器件。它们的方向性效应传统上是通过前向和后向测量来分析的，即使这些方向不适合于实际目的。在这里，我们提出了明确的实验证据，在微波范围内，HRI球形粒子的二聚体，一个完美的开关效应（完美的手段关闭=零强度）观察到这些方向的相互粒子的电/磁相互作用的结果。二元状态取决于激发偏振（偏振切换）。它的分析是通过在垂直于入射方向的检测方向上的散射辐射的线偏振度进行的：分束器配置。麦克斯韦方程组的标度性质允许我们的结果推广到其他频率范围和尺寸尺度，例如，可见光和纳米尺度。
2016-06-07 physics.optics
The frequency spectrum of focused broadband pulses of electromagnetic radiation generated by polarization currents with superluminally rotating distribution patterns
研究了超光速极化电流辐射的光谱特征，该电流的分布模式以角频率$ω$旋转，以非公度频率$Ω>ω$振荡.这种类型的极化电流是在最近设计的研究超光速发射的实际机器中发现的。虽然所有涉及的过程是线性的，我们发现，宽带发射包含的频率高于$Ω$的一个因素的顺序为$(Ω/ω)^2$。这种频率的产生{ \it not}是产生源所必需的，这是由于我们熟悉的延迟势的经典表达式在数学上的严格结果。结果表明超光速极化电流的宽带射频和红外光源的实际应用。
2002-11-19 physics.ins-det physics.optics
Helicity amplitudes, polarization of EM waves and Stokes parameters
结果表明，螺旋度振幅可以用来描述和分析经典和量子理论中的电磁场性质。一方面，它们体现了电磁理论的相对论内容。另一方面，他们给出了一个简洁的描述等实验重要的概念，如偏振，斯托克斯参数和庞加莱球。
2019-07-09 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
Majorana's stellar representation for the local polarization of harmonic electromagnetic and gravitational waves
本文从操作的角度讨论了电磁波和引力波的局部极化，所有相关的数学框架都是根据局部探测器吸收的功率的测量来建立的。强调了观测结果对探测器性质的内在依赖性。特别地，使用对EMW的电场和磁场同样敏感的双对称检测器（分别为重力-电和重力-磁张量）。介绍了偏振的马约拉纳恒星表示，并强调了其物理解释。最后给出了波的能量密度、线动量密度、螺旋度和自旋密度在Majorana表象下的表达式。
2019-03-20 gr-qc physics.class-ph physics.optics
Polarization of tightly focused laser beams
研究了单色光光束的偏振特性。与电磁平面波的理想化相反，不存在处处沿同一方向线性偏振的有限光束。在一个固定平面上到处都是圆偏振的光束也是如此。它还表明，横向有限梁不能是纯粹的横向在其电和磁矢量，和他们的电磁能量传播小于c。电磁束中的电场和磁场一般具有不同的极化特性，但存在一类电场和磁场极化相同（且能量密度和能流与时间无关）的稳定束。给出了精确和近似线性偏振光束和近似圆偏振光束的例子。
2003-05-15 physics.optics
Simultaneous Perfect Bending and Polarization Rotation of Electromagnetic Wavefront using Chiral Gradient Metasurfaces
我们引入手征梯度超颖表面，允许所有的入射波完美的传输到一个所需的方向和同时完美的旋转的偏振的折射波相对于入射。除了使用提供折射波相对于入射波的弯曲的梯度偏振密度之外，使用手性的超颖表面内含物允许折射波的偏振旋转。我们提出了一种可能的实现所提出的设备通过离散化所需的等效表面极化密度实现适当的螺旋夹杂物在每个离散点。通过仅使用单个光学薄层的手性夹杂物，我们能够以$72\%$功率效率在$45^{\circ}$处将法向入射平面波偏转为折射平面波，所述$72\%$功率效率伴随有$90^{\circ}$偏振旋转。所提出的概念和设计方法可以在微波偏振旋转器件以及光学中找到实际应用，特别是当入射功率需要偏转时。
2019-05-11 physics.app-ph physics.optics
Dynamically tunable electromagnetically induced transparency-like metamaterial structure based on polarization sensitivity
本研究提出一种偏振敏感的银基等离子体诱导透明超材料结构，通过FDTD方法验证，可借助入射光偏振度调控实现单/双波段PIT效应转换，且Y方向偏振下两透明窗口具备不同折射率灵敏度。
2023-12-20 physics.optics
The Microscopic Ampère formulation for the electromagnetic force density in linear dielectrics
本文基于微观安培表述详细推导了线性电介质中的电磁力密度与压强，证明该方法是唯一与现有实验及无磁单极子相兼容的表述，并推导了p偏振光束斜入射下非磁性电介质的新辐射压强方程。
2023-06-08 cond-mat.other physics.optics
Electromagnetic Spin-Orbit Interactions via Scattering
本文研究正交圆偏振场相位奇点与轨道角动量的相互作用，通过配置亚波长孔径产生具有任意相位涡旋的散射场，并通过解析、数值和实验验证。
2008-06-15 physics.optics
Electromagnetic force and torque in Lorentz and Einstein-Laub formulations
经典电动力学的洛伦兹力定律要求在电场作用于磁性材料的情况下引入隐藏的能量和隐藏的动量。与此相反，爱因斯坦-劳布公式并没有引用隐藏的实体。由电磁场施加在给定物体上的总的力和扭矩与力和扭矩密度是否使用洛伦兹定律或爱因斯坦和劳布定律来计算无关。除了隐藏的实体之外，这两种公式的不同之处仅在于它们在整个材料介质中的预测力和扭矩分布。
2014-09-20 physics.class-ph physics.optics
Polarization-controlled optical backflow in paraxial electromagnetic beams
Faculty of Mathematics and Natural Sciences, College of Sciences, Institute of Physical Sciences, Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw（华沙卡尔迪纳尔·斯特凡·维什廷斯基大学理学院物理科学研究所）
研究近轴高斯光束中的光学回流，通过标量势表示发现纵向坡印廷分量为负的条件，并揭示偏振通过横向场约束数量控制回流区域的空间拓扑。
2026-06-16 physics.optics
Electromagnetically induced transparency with degenerate atomic levels
对于相干驱动的Λ型三能级系统，在强耦合激光场的任意偏振态和共振原子能级的任意角动量下，得到了弱探测场频率下磁化率张量的一般可计算表达式.研究了探测场两个偏振分量群速度的相对差与耦合场偏振态的关系。
2013-01-26 physics.optics quant-ph
Realizing broadband electromagnetic transparency with a graded-permittivity sphere
基于广义Mie散射理论和全波条件下的数值模拟，通过精心设计的介电常数梯度球，实现了宽带电磁透明现象，该球在很宽的频率范围内具有极低的散射截面。通过研究极化随频率的变化，揭示了动态极化抵消现象。此外，为了减少实验中实现宽带透明的苛刻条件，本文还提出并验证了一种合理设计的多壳层球。
2014-06-27 physics.optics
Covariant formulation of spin optics for electromagnetic waves
我们发展了弯曲时空中圆极化电磁波的次高阶几何光学展开。这种次引导阶几何光学展开，其中通过插入仔细选择的螺旋度相关校正来修改传统程函函数，称为自旋光学。在自旋光学近似下，导出了电磁波在弯曲时空中的传播方程和偏振方程。观测到了描述引力自旋霍尔效应的光线轨迹偏离测地线的偏振依赖性。我们还与凝聚态物理的相关现象（光学马格努斯效应）建立了类比。
2022-12-11 gr-qc physics.optics
Investigation of Polarization-Dependent Optical Force in Optical Tweezers using Generalized Lorenz-Mie Theory
在矢量衍射理论中，线偏振激光束的紧密聚焦在焦平面周围产生各向异性的场分布。我们提出了一个数值研究的电磁场分布的聚焦光束的输入光束的偏振态和相关的光镊的陷阱刚度不对称性的影响。我们还探讨了对称性变化的偏振相关的光的力量，由于电磁场的重新分配的存在下选定的直径范围从瑞利散射制度的米氏散射制度的介质球。
2015-10-10 physics.optics
Generalized Polarization Matrix Approach to Near-Field Optical Chirality
本文提出一种广义偏振矩阵方法，用于表征任意电磁场（包括非近轴场）中的光学手性，适用于近场和远场，并展示了在手性偶极子发射和紧聚焦光束焦平面中的应用。
2025-05-22 physics.optics
Functional control of anomalous reflection via engineered metagratings without polarization limitations
本研究提出一种逆向设计方法，通过在平坦金属表面构建周期性空气凹槽的简单超光栅结构，在无偏振限制下实现电磁波异常反射的功能控制，为波前工程等领域提供新途径。
2024-09-23 physics.app-ph physics.optics
Mixed Fields Formulation for Electromagnetic Waves Confined in Dielectric Rings
提出一种基于柱坐标有限差分的混合电磁场数值方法，直接离散化亥姆霍兹方程求解介电环谐振模式，与商业软件误差小于0.3%，并成功预测高Q微谐振器的频率梳参数。
2025-10-27 physics.optics
Generalized Helmholtz Decomposition for Modal Analysis of Electromagnetic Problems in Inhomogeneous Media
基于势的广义Lorenz规范表述可以用于非均匀介质中电磁场的量子化。然而，人们经常面临的模式冗余时，发现本征模式从潜在的基础制定。在自由空间中，这可以通过与著名的亥姆霍兹分解的联系来解释。在这项工作中，我们推广了亥姆霍兹分解到它的广义形式，呼应使用广义洛伦兹规范在非均匀介质。利用数值量子化中常用的矢势公式，将电磁场本征值问题公式化。对微分算子的性质进行了数学分析。在连续空间和离散空间中证明了两类模态之间的相似性关系。数值验证了非均匀各向异性介质中两组模式的完备性和正交关系。这项工作作为一个基础，数值量子化的电磁场在非均匀介质与潜在的基础制定。
2023-01-09 physics.comp-ph physics.optics
N-tupling the capacity of each polarization state in radio links by using electromagnetic vorticity
射频频带的拥塞对现代无线信息基础设施的容量和能力造成严重限制。实现频率重用的一种方法是利用电磁场的其他物理守恒量，例如除了线性动量之外的轨道角动量（OAM），这在当今的电信中得到了利用。然而，在光机制中，最近证明了通过使用OAM状态来增加信道容量，商业无线电链路中的接收天线具有比发射波束小得多的范围，使得OAM状态的信号接收和表征要求苛刻。此外，众所周知，即使利用多端口技术、长天线基线和数字后处理，在无线电链路的相同频率下每个极化状态具有多于两个信道的无线电数据传输也难以实现。在这里，我们报告的结果从户外，概念实验的OAM状态的物理特性被用来传输信息，使用远场复用/解复用的三个共存的共线，垂直极化和相互独立的OAM无线电波束，打开新的视角在无线电信的证明。
2013-07-23 physics.class-ph physics.optics
Nonlinear dynamics of electromagnetic field and valley polarization in WSe$_{2}$ monolayer
采用二维Maxwell加含时密度泛函理论研究了WSe $_{2}$单分子膜的线性和非线性光学响应.通过应用手征共振脉冲，研究了弱激光场和强激光场下电子动力学和高次谐波的产生。WSe $_{2}$单分子膜在I = 10 $^{10}$ ~（-1）W/cm $^{2}$处呈现线性光学响应，而在I = 10 $^{12}$ ~（-1）W/cm $^{2}$处呈现复杂的非线性行为。在强激光场下观察到WSe $_{2}$单分子膜的可饱和吸收非线性响应。通过改变共振光的手征性，在激发态布居中观察到强的圆二色性效应。弱激光场表现出有效的谷极化，强激光场通过非线性过程在$K$（$K'$）和$\mathitΓ$ -点之间诱导出自旋极化载流子峰。另一方面，强激光场显示高达11阶的高次谐波。我们的研究结果表明，圆极化共振脉冲产生高次谐波的WSe $_{2}$单分子膜的顺序为3 n $\pm1$。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light polarization oscillations induced by photon-photon scattering
考虑真空中电磁场的海森堡-欧拉作用量，其中包含光子-光子散射对麦克斯韦方程组的量子修正。我们表明，在某些配置中，平面单色波变得不稳定，由于动力学方程中的外观。这些世俗可以使用多尺度的方法来处理，引入一个缓慢的时间变量。平面电磁波的振幅在慢时间内满足一个常微分非线性方程组。分析表明，由于光子-光子散射的影响，在不稳定位形中，电磁波在左右极化之间作周期性振荡。最后，我们讨论了这一发现的物理意义，以及在光学实验中揭示这种效应的可能性。
2017-11-01 hep-th physics.optics quant-ph
Covariant formulation of electrodynamics in isotropic media
介质中的电磁场方程通常写在介质的静止坐标系中。我们概述了一种方法推广到任意惯性系的讨论。在讨论中，我们还包括介质是光学活性的可能性，在介质中的电磁场的讨论中经常被忽视的可能性。
2020-12-23 physics.class-ph physics.optics
A Robust Multi-Scale Field-Only Formulation of Electromagnetic Scattering
我们提出了一个边界积分公式的电磁散射均匀体，其特征在于线性本构方程在频域中。通过使用电场E和磁场H的笛卡尔分量以及标量函数（r*E）和（r*H），问题被转换为求解一组标量Helmholtz方程，该方程用于由材料边界处的通常电磁边界条件耦合的场分量。这有利于直接解决E和H，而不是在现有的方法与表面电流作为中间量。因此，我们的配方是免费的众所周知的数值不稳定性，发生在零频率或长波长限制在传统的表面积分解的麦克斯韦方程组和我们的数值结果一致收敛到静态的结果在长波长限制。此外，我们使用的标量亥姆霍兹方程，表示为经典的收敛积分，并不需要评估的主值积分或任何知识的立体角的制定。因此，可以容易地使用标准的求积和高阶表面单元来提高数值精度。此外，近场和远场的值可以计算具有相同的精度和多尺度的问题，其中的散射体具有特征的长度尺度，这是大的和小的相对于波长可以很容易地容纳。由此，我们得到的结果是有效的局部表面曲率的波数的任何比率的电磁波在电介质边界的散射和传输。这是一个推广熟悉的菲涅耳公式和斯涅耳定律，有效的平面介质边界，在任意曲率表面的电磁波的散射和传输。
2018-12-17 physics.class-ph physics.comp-ph physics.optics
