Perfectly absorbing exceptional points and chiral absorbers
我们确定了一种新的物理上可实现的例外点（EP）对应于简并相干完美吸收，其中两个纯粹的入射电磁波或声波的波算子的解决方案合并到一个单一的状态。与激光器中的EP相反，这种非厄米简并可以发生在实值频率处，而没有任何相关的噪声或非线性。在EP附近的本征通道的吸收线形状在其任何维度的最大值附近的频率是四次的。通常，对于算子EP出现的参数，相关联的散射矩阵不具有EP。然而，在一维中，当$S$ -矩阵确实具有完全吸收EP时，它呈现出对于所有散射系数具有退化值的通用单参数形式。对于吸收盘谐振器，这些EP引起手征吸收：对于输入波的仅一个旋转方向的完美吸收。
2018-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Continuous coherent perfect absorption and lasing at an exceptional point of anti-parity-time symmetric photonic structures
本研究提出通用参数空间，揭示反宇称-时间对称光子结构在奇异点处可实现连续相干完美吸收与激光，并通过异质结构验证。
2025-04-24 physics.optics
Perfect Absorption at the Ultimate Thickness Limit in Planar Films
该研究理论探究平面薄膜完美吸收的厚度极限，提出拓扑保护完美吸收的设计框架，推导厚度与介电损耗的关系，为超灵敏光吸收体设计提供指导。
2023-10-04 physics.app-ph physics.optics
Perfect diffraction metagratings supporting bound states in the continuum and exceptional points
非厄米系统中的共振耦合可以导致奇异的特征，例如连续谱中的束缚态（BIC）和例外点（EP），它们已被广泛用于控制光的传播和光的散射。然而，控制衍射和工程空间波前的类似工具仍然难以捉摸。在这里，我们表明，通过操作一个合适的定制metagrating周围的BIC和EP，它是可能实现一个极端程度的控制耦合到不同的衍射阶元表面。我们在金属-绝缘体-金属波导上堆叠亚波长金属狭缝阵列，使得能够仔细控制局域模和导模之间的耦合。通过周期性地将耦合强度从弱到强进行调整，我们在很大程度上调整了整个频谱，并使奇异特征（如BIC和EP）能够出现。围绕这些奇异特征实现了具有大光谱选择性的完美的酉衍射效率，具有任意波前成形与滤波和传感相结合的有前途的应用。
2021-09-22 physics.optics
Coherent perfect absorption and reflection in slow-light waveguides
我们确定了一个家庭的不寻常的慢光模式发生在有损耗的多模光栅波导，其中无论是前向或后向模式组件，或两者，成为退化。在完全简并的情况下，通过改变均匀输入波导中的波振幅，可以在相干完全吸收（零反射）和完全反射之间进行调制。完全吸收的波具有非常短的吸收长度，与吸收率的倒数1/3幂成比例。
2013-09-14 physics.optics
Switchable bifunctional metasurfaces: nearly perfect retroreflection and absorption at THz regime
在这里，我们利用二氧化钒（VO2）来设计一个在相同的目标频率下工作的双功能超颖表面。随着温度的升高，由于VO2从绝缘体到导体的相变，所设计的超颖表面的功能可以从多通道后向反射器切换到理想吸收器。与传统的由两个功能简单组合而成的双功能元表面不同，我们提出的双功能元表面是基于两个功能之间的相互作用。该器件显示出良好的波前操纵和光学吸收相结合的潜力，因此提供了一个有前途的方法，可切换的检测和反检测设备。
2020-06-18 physics.app-ph physics.optics
Extremely asymmetric absorption and reflection near the exceptional point of three-dimensional metamaterial
本文设计损耗辅助的非厄米三维超材料，利用石墨烯电阻墨水和PCB工艺调控SRR损耗，实验实现EP附近的极端非对称吸收与反射，并通过ECM与非厄米模型揭示其机理。
2024-01-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Robust incoherent perfect absorption
本研究利用端口连接处的线性相消干涉以及损耗与局域化的相互作用，实现对输入叠加和系统无序均不敏感的鲁棒非相干完美吸收。
2024-04-05 physics.optics quant-ph
Directional perfect absorption using deep subwavelength low permittivity films
我们实验证明单光束定向完美吸收（实验精度内）的p-偏振光在近红外使用未图案化，深亚波长薄膜的铟锡氧化物（ITO）的银。实验完美吸收发生在稍微高于ITO的ε近零（ENZ）频率，其中介电常数小于1。值得注意的是，我们获得了完美的吸收膜的厚度低至1/50的工作自由空间波长，其单程衰减仅为~ 5%。我们进一步推导出简单的分析条件，完美的吸收在亚波长膜制度，揭示了ITO介电常数必须满足的限制，如果要实现完美的吸收。然后，为了获得对完美吸收特性的物理洞察，我们通过计算实频率/复波数和复频率/实波数模式色散图来分析分层结构的本征模式。这些分析使我们能够将实验上的完美吸收行为归因于层状结构的一个本征模的束缚和泄漏行为之间的交叉。这两种模式的方法表明，完美的吸收发生在一个频率略大于ENZ频率，与实验结果一致，这两种方法预测的第二个完美的吸收条件在较高的频率归因于另一个交叉之间的绑定和泄漏行为的相同的本征模式。我们的研究结果大大扩展了可被认为是完美的吸收材料的列表，也提供了一种方法，在任何所需的频率的吸收系统的设计。
2014-07-25 physics.optics
Study of Coherent Perfect Absorption Using Gaussian Beam in a Composite Medium
研究了金属-介质复合介质中的相干完全吸收效应。CM是一种正交形状的平板，由两束相同的高斯光束（GB）以相等的入射角入射，并从相对侧聚焦在平板壁与空气之间的两个界面上。确定了CPA所需的必要条件，并证明了完全CPA是可能的。作者还表明，较宽的光束表现出更多的吸收比比较紧聚焦光束。
2014-02-01 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
Ultra-broad band perfect absorption realized by phonon-photon resonance in periodic polar dielectric material based pyramid structure
本研究提出基于SiC金字塔光栅的中红外超宽带完美吸收体，利用表面声子共振与结构几何调控拓宽吸收带，实现全向偏振不敏感特性，可用于气象传感器。
2023-08-25 physics.app-ph physics.optics
Coherent perfect absorption mediated enhancement and optical bistability in phase conjugation
研究了非线性复合平板中对向传播的泵浦光被相干完全吸收时的相位共轭。在非耗尽泵浦近似下，耦合常数和相位共轭反射率都有明显的增加，并呈现多值响应。该效应可用于光子电路中相位共轭反射率的有效切换。
2016-11-27 physics.optics
Metallic rugate structures for perfect absorbers in visible and near-infrared regions
从理论上研究了金属皱褶结构在可见光和近红外波段的完美吸收。我们的模型建立在纳米多孔金属薄膜的孔隙率（空隙的体积分数）遵循正弦波沿膜厚度。通过将顶面处的孔隙率的初始相位设置为0，获得了理想的吸收。研究了不同结构参数对吸波性能的影响。此外，通过在一个结构中集成多个周期性，可以实现具有高吸收的多个峰或带。褶皱吸收体对于TE和TM偏振和大入射角显示出完美或接近完美的吸收。
2012-05-28 physics.optics
Dual-state control of lasing and absorption via conjugate exceptional points
Singapore University of Technology and Design (SUTD)（新加坡科技设计大学）；Mahindra University（马欣德拉大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
本文通过增益损耗工程在法布里-珀罗微腔中实现一对共轭二阶异常点，从而实现对激光和相干完美吸收的双态操作与控制。
2026-05-22 physics.optics
Perfect absorption of molecular vibration enabled by critical coupling in molecular metamaterial
针对微量分子红外吸收检测受限问题，提出基于临界耦合的分子超材料设计，通过调节薄膜厚度与周期性实现分子振动完美吸收并获得极窄吸收带。
2024-11-13 physics.app-ph physics.optics
Local perfect chirality at reflection-zeros away from exceptional points in optical whispering gallery microcavity
研究基于第一性原理模型揭示强扰动光学回音壁微腔中APM反射零点可产生远离EP的局部完美手性，并阐明其与EP的参数关系。
2025-02-09 physics.optics
Perfect Absorption in the Critically Damped Regime
Institute of Spectroscopy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院光谱学研究所）
研究反射衬底上均匀有损层的完美电磁吸收条件，通过相量图分析及时间耦合模理论，发现接近n = 1的中间区域情况有根本变化，此临界阻尼状态能驱动光谱展宽并瞬间耗散超短脉冲，将品质因数最小化到Q≈0.69。
2026-07-23 physics.app-ph physics.optics
Exceptional broadband absorption of nanoporous gold explained by plasmonic resonances at dangling ligaments
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Institute of Optical and Electronic Materials, Hamburg University of Technology（汉堡工业大学光学与电子材料研究所）；Helmholtz-Zentrum Geesthacht（赫尔姆霍茨盖斯特哈赫特中心）；Institute of Functional Materials for Sustainability, Helmholtz-Zentrum Geesthacht（赫尔姆霍茨盖斯特哈赫特中心可持续功能材料研究所）
研究通过模拟揭示了纳米多孔金宽带吸收的物理机制，发现悬空配体表面的等离子体共振是主要贡献因素，为光催化和传感应用提供新思路。
2025-10-21 physics.optics
Excitation of absorbing exceptional points in the time domain
我们分析的时域动力学的谐振器支持例外点（EP），在这两个本征频率和本征模式与输入波的完美捕获合并。我们发现EP的时域特征是可以完美捕获的波形类别的扩展。我们表明，这样的谐振器具有改善的性能，用于存储或转换能量。它们也可用于在该类中的波形之间进行转换。我们解析推导出这些功能，并证明他们耦合光学谐振腔系统的几个例子。
2022-07-01 physics.optics
Enhancement of signal-to-noise ratio at a high-order exceptional point of coherent perfect absorption
Zhejiang University（浙江大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
通过在被动腔磁振子系统中利用相干完美吸收的三阶例外点，实现磁场传感中信号与噪声比的显著提升。
2026-03-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Optical coherent perfect absorption and amplification in a time-varying medium
本文通过周期性调制氧化铟锡薄膜的介电常数并操控两束相向探测光的相对相位，在时变介质中同时实现了非谐振放大与相干完美吸收，将相干完美吸收概念拓展至时间域。
2024-10-21 physics.app-ph physics.optics
Coherent perfect absorption in resonant materials
相干完全吸收（CPA）是一种干涉效应，它保证了损耗层中的完全吸收，而与其固有损耗无关。迄今为止，它只在单一波长或窄带宽下被观察到，因此波长相关的吸收可以忽略不计。在这里，我们产生CPA的带宽为~ 60 nm的2微米厚的聚合物膜与低掺杂浓度的有机激光染料。一个平面腔的设计与光谱的“下降”，以适应染料的共振线宽，并因此实现CPA，即使在其吸收边缘。这种方法允许在激光染料中实现强吸收，并且通常在谐振材料中实现强吸收，而与固有吸收水平无关，具有at光谱分布，并且不会由于高掺杂水平而遭受吸收淬灭。
2020-11-09 physics.optics
Controllable coherent perfect absorption in a composite film
我们利用金属-介电复合材料提供的多功能性，以证明在一个板的非均匀介质中的可控相干完美吸收（CPA）。板从两侧的相干光照射，在相同的入射角和CPA所需的条件进行了调查作为不同的几何参数的函数。同时实现的CPA在两个不同的频率也示出。最后，我们的计算清楚地阐明了作为CPA的必要先决条件的吸收的作用。
2011-11-18 physics.optics
A unified theory for perfect absorption in ultra-thin absorptive films with constant tangential electric or magnetic fields
在对称环境中，当切向电场（或磁场）几乎恒定时，超薄膜的最大吸收率为50%。然而，使用某些反射器，吸收率可以大大增加，甚至达到完美吸收（100%）。在这项工作中，我们明确地推导出超薄吸收膜参数的一般条件，以实现完美的吸收与一般类型的反射器的条件下，切向电场（或磁场）几乎是恒定的整个膜。我们发现，薄膜的参数可以分为三组，分别表现出：1）大的介电常数（磁导率），2）接近零的磁导率（介电常数），或3）适当的组合的介电常数和磁导率。有趣的是，后两种情况下，表现出非凡的吸收超薄膜几乎消失的损失。我们的工作作为一个指导设计超薄完美的吸收器与一般类型的反射器。
2014-10-02 physics.optics
Gate-tunable coherent perfect absorption of terahertz radiation in graphene
石墨烯片中辐射的完美吸收可以在技术相关的光电子器件的实现中发挥关键作用。特别是，太赫兹（THz）光谱范围内辐射的完美吸收将极大地提高石墨烯在这一困难的光子能量范围内的效用，这仍然缺乏在室温下运行的廉价和强大的设备。在这项工作中，我们表明，未图案化的石墨烯薄片沉积在适当的基板上可以显示门可调相干完美吸收（CPA）在太赫兹光谱范围。我们提出的CPA的工作频率作为掺杂的函数的理论估计，其中考虑到在石墨烯样品中的无序的共同来源的存在。
2014-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Progress toward high-Q perfect absorption: A Fano antilaser
在这里，我们提出了一个高Q值的光完全吸收的Fano反激光器的概念引入的路线。基于Fano谐振系统中光学相位的剧烈光谱变化，可以用较小的材料损耗实现无散射完全吸收的光谱奇异性。通过将时间耦合模理论应用于Fano谐振波导平台，我们揭示了所需的材料损耗和随后的吸收Q因子最终取决于Fano光谱不对称的程度。利用光子晶体平台验证了Fano反激光器的可行性，证明了Fano反激光器的空间-光谱选择性加热。我们的研究结果利用设备带宽的相位相关的控制得到一个违反直觉的实现高Q完美的光转换成内能，从而铺平了道路的吸收为基础的设备，包括开关，传感器，热成像，光热发射器的新制度。
2015-07-21 physics.optics
Perfect photon absorption in nonlinear regime of cavity quantum electrodynamics
研究表明，在腔量子电动力学（CQED）的线性激发态下，来自耦合到腔两端的两个相同光场的光子被完全吸收，从而激发出CQED系统的极化激元态。从腔中输出的光被相消干涉完全抑制，并且极化激元态只能非相干地衰减回到基态。在这里，我们分析了完美的光子吸收和光学双稳态的CQED的非线性制度的发病，并表明，完美的光子吸收持续在CQED的非线性制度下的光学双稳态的阈值。因此，完全光子吸收是一种在线性和非线性CQED区域都可以观察到的现象。此外，我们的研究首次揭示了光学双稳性是由输入光干涉的影响，并可以通过改变两个输入场的相对相位来操纵。
2016-02-24 physics.optics
Coherent perfect absorption mediated anomalous reflection and refraction
我们证明了在双向照明下，在一个独立的波纹金属膜的正常同一侧的光弯曲。利用相干完全吸收（CPA）来抑制镜面零阶，从而导致光有效地向后弯曲成“-1”阶，而“+1”阶与表面模式共振。结果表明，该效应是相敏的，在相同的几何结构中产生CPA和超散射。
2012-07-23 physics.optics
Coherent perfect absorption in a weakly absorbing fiber
短长度光纤激光器是光纤系统中器件集成的关键元件。然而，在短的离子掺杂光纤中有效地吸收泵浦光束仍然是一个挑战。我们提出了一种方法，使弱吸收短长度掺铒光纤完全吸收。我们利用相干完美吸收的概念，从而两个适当设计的光纤布拉格光栅定义了一个短长度的腔体，该腔体独立于光纤固有吸收而强制完全吸收共振入射波。这种方法适用于任何光谱窗口，并可能导致有效的单纵模光纤激光器的应用在光通信，传感和计量。
2017-06-15 physics.optics
Electronically Tunable Perfect Absorption in Graphene
支持表面等离子体激元的石墨烯纳米结构已被用于创建各种动态可调光调制器，其动机是对共振激发的单层石墨烯片中的单位吸收的潜力的理论预测。到目前为止，可调谐共振石墨烯吸收器的一般低效率受到自由空间光子和石墨烯等离子体之间的失配的限制。在这里，我们开发了纳米光子结构，克服了这种失配，并证明了电子可调的完美吸收实现与图案化的石墨烯覆盖不到10%的表面。实验测量揭示了在1，389 cm $^{-1}$处石墨烯等离子体纳米结构中96.9%的吸收，反射中的开/关调制效率为95.9%。有效表面导纳解析模型阐明了完美吸收的起源，这是为自由空间模式和石墨烯等离子体纳米结构之间的临界耦合而设计的。
2017-03-10 physics.optics
Nonlinear Coherent Perfect Absorption
我们回顾了最近的一些概念和他们的实现利用完美的相消干涉的光在微米和纳米结构。一种是指可以控制有效吸收并使其最大化以实现完美吸收的光学结构。所报道的效应主要取决于激发辐射的相干性。用单个（两个或更多）入射平面波（波）实现的效果带有临界耦合（相干完美吸收）的名称。因此，在支持临界耦合（CC）或相干完全吸收（CPA）的系统中，所有入射辐射都可以被吸收，导致零散射。特别地，如果系统支持多模态结构的特定模式，则所有入射光能量可以被引导到这种模式中。我们提出了一个简短的概述CC和CPA在线性系统中叙述其基本概念的时间反演激光和他们的一些未来的应用。接下来，我们回顾我们的工作CC和CPA的非线性扩展的一个或多个分层介质可以是非线性的克尔型非线性。色散非线性被证明是提供了一个实际的处理过程中的完美吸收入射激光功率。进一步证明了这种非线性周期结构可以支持吸收所有入射能量而不散射任何光的间隙孤子
2014-07-16 physics.optics
Type II Perfect Absorption and Amplification Modes with Controllable Bandwidth in PT-Symmetric/Traditional Bragg Grating Combined Structures
我们揭示了以前未被注意的II型完美的吸收和放大模式的光学散射系统。这些模式与最近的著作[Phys.Rev.A82，031801（2010）; Phys.Rev.Lett. 106，093902（2011）.]其可以被称为I型模式，以任何频率出现在沿着实频轴的连续区域。II型模式可以在PT对称/传统布拉格光栅组合结构中表现出来。在组合结构中观察到一系列奇异的非互易吸收和放大行为，使它们具有同时作为完美吸收体、放大器和超窄带滤波器的多功能器件的潜力。基于II型模式的特性，我们还提出了在任何单一或多个波长下具有可控完美吸收和放大带宽的结构。
2013-07-29 physics.optics
Ultrabroadband Coherent Perfect Absorption with Composite Graphene Metasurfaces
本文提出一种三层石墨烯复合超表面，通过几何不对称设计在THz波段实现2.9 THz带宽、超90%效率的相干完美吸收，且可通过相位差和Fermi能级动态调控。
2024-08-19 physics.app-ph physics.optics
Mid-to-far infrared tunable perfect absorption by a sub - λ/100 nanofilm in a fractal phasor resonant cavity
将吸收薄膜集成到谐振腔中是实现在中远红外中的选定波长处的光的完美吸收的最实用的方式，如针对黑体辐射或分子指纹所需的。该腔被设计为谐振并在所选波长λ下实现膜中的完美吸收。然而，在当前最先进的设计中，仍然需要较大的吸收膜厚度（λ/50），并且在宽范围内调谐完美的吸收波长需要改变腔材料。在这里，我们介绍了一种新的谐振腔的概念，以实现完美的吸收红外线在更薄，因此真正的纳米级薄膜，具有广泛的波长可调谐性，使用一套腔材料。它需要一种具有巨大折射率和小消光系数的纳米薄膜（在新兴的半金属，半导体和拓扑绝缘体中发现），由透明间隔物和金属镜支撑。纳米薄膜作为吸收器和多重反射器的内腔波，逃逸后遵循分形相量轨迹。这使得对于比λ小2个数量级以上的纳米膜厚度能够实现完全破坏性的光学干涉。利用这一显著的效应，我们证明了亚λ/100铋纳米膜在3至20 μm波长范围内的角度不敏感的完美吸收。
2018-10-19 physics.optics
Coherent perfect absorption of path entangled single photons
我们研究了单光子的相干完全吸收（CPA）的问题，更一般地说，量子场的{ \it宏观}介质。本文研究了路径纠缠单光子在含有吸收介质的法布里-珀罗干涉仪中的CPA。完全吸收的频率可以通过改变干涉仪参数如材料的反射率和复介电常数来控制。我们表现出类似的结果，微环谐振器中的路径纠缠光子。对于纠缠场，如由下变频器产生的纠缠场，CPA方面在相敏检测方案中是明显的，例如在压缩谱的测量中。
2014-08-22 physics.optics quant-ph
Perfect absorption in GaAs metasurfaces by degenerate critical coupling
增强光学薄半导体材料的吸收是发展高性能光学和光电子器件的关键。本文利用简并临界耦合的概念，设计了一种由独立GaAs纳米柱超颖表面组成的超薄近红外吸收体。数值结果表明，通过叠加两个对称性相反的Mie模可以实现理想的吸收，在其各自的临界耦合态，每个模的理论贡献最大值为50%。吸收也表现出偏振无关和角度不敏感的鲁棒性。这项工作，连同设计概念，开辟了实现高效率的元表面器件，包括光发射器，调制器，检测器和传感器的巨大机会。
2021-03-30 physics.optics
Plasmonic coated scatterers for tunable coherent perfect absorption
Yale University（耶鲁大学）
推导了包覆亚波长球形和圆柱形散射体实现固定角动量相干光完美吸收所需的表面电导率闭式解，并分析了远场可实现的两种几何结构，证明在太赫兹波段大带宽内所需的复表面电导率可通过适度掺杂石墨烯轻松实现。
2026-06-26 physics.optics
Multi-spectral near perfect metamaterial absorbers using spatially multiplexed plasmon resonance metal square structures
利用多路复用金属正方形等离子体共振结构，在多光谱波长下实现了近完美的红外线吸收。在两个单独的波长下，在双波段超材料吸收器中观察到超过95%的光功率吸收，并且在三个单独的波长下，在三波段超材料吸收器中观察到超过92.5%的光功率吸收。峰值吸收波长主要由多路复用结构中的金属正方形的尺寸确定。在峰值吸收波长处计算了介质间隔层中间的电场分布。结果表明，强的光吸收对应于超材料结构中的局部四极等离子体共振模式。
2013-01-30 physics.optics
Narrow band perfect absorber for maximum localized magnetic and electric field enhancement and sensing applications
等离子体提供了一种令人兴奋的方式来调解光和物质之间的相互作用，允许强场增强和限制，共振时的大吸收和散射。然而，由于金属固有的高光学损耗和辐射阻尼，同时实现超窄带完美吸收和电磁场增强具有挑战性。在这里，我们提出了一种全金属等离子体吸收器，其吸收带宽小于8 nm，偏振不敏感吸收率超过99%。与传统的金属-电介质-金属结构不同，我们证明了窄带完美吸收和场增强是由深亚波长尺度的垂直间隙等离子体激元模式引起的，它具有高达120的品质因数和约为10^-4*（λ/n）^3的模式体积。基于耦合模理论，我们证明了稀光场的增强与吸收成正比，因此理想的吸收是获得最大场增强的关键。此外，所提出的理想吸收体可以作为折射率传感器，灵敏度为885 nm/RIU，品质因数高达110。它为窄带完全吸收和局域场增强提供了一种新的设计策略，在生物传感器、滤波器和非线性光学等方面具有潜在的应用前景。
2016-01-03 physics.optics
Dynamic coherent perfect absorption in nonlinear metasurfaces
提出了一种基于非线性超颖表面的可调谐相干理想吸收体。非线性超颖表面由等离子体纳米天线耦合到具有大光学非线性的ε近零材料制成。通过控制输入光束的相对相位，实现了相干完全吸收。我们发现，非线性超颖表面的光学响应可以通过改变泵浦光的强度从完全吸收调谐到部分吸收。所提出的非线性超颖表面可用于设计光学可调谐热发射器、调制器和传感器。
2020-07-07 physics.optics
Perfect absorption of a focused light beam by a single nanoparticle
耗散材料对电磁能量的吸收是最基本的电磁过程之一，它是众多应用问题的基础，包括传感和分子检测、雷达检测、无线功率传输和光电子学。完全吸收是当所有入射的电磁能量被系统吸收而没有散射时的特定状态。通常，入射能量通过平面波传递到吸收系统，因此该波的完美吸收需要无限延伸的平面结构。在这里，我们从理论上证明了一个有限的入射光束携带有限的电磁能量可以完全吸收的衬底上的一个有限大小的深亚波长散射体。我们解析地解决了自洽散射问题的偶极子近似，并找到一个封闭形式的表达入射场的空间谱和所需的粒子的复极化率。所有的分析预测证实了全波模拟。
2020-03-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Perfect Absorption in Ultrathin Epsilon-Near-Zero Metamaterials Induced by Fast-Wave Non-Radiative Modes
在金属和ε-近零超材料之间的界面处可以产生双光线表面等离子体激元。这种独特的功能诱导不寻常的快波非辐射模式在ε-近零材料/金属双层。这种特殊模式的激发导致低损耗超材料中的广角完美吸收。理想的吸收波长与ε近零超材料厚度的比值可以高达10^4;电磁能量可以被限制在薄至λ/10000的层中。与传统的快波泄漏模式不同，这些快波非辐射模式具有与空间波场自然匹配的准静态电容特征，因此很容易从自由空间访问。理想的吸收波长可以通过在保持结构厚度不变的同时调谐λ = 0波长而从中红外调谐到远红外。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perfect absorption by an atomically thin crystal
光吸收是光与物质相互作用的基本机制之一。在大多数材料中，光吸收是对光的微弱扰动。在这种情况下，由于强阻尼，吸收和发射是不可逆的、不相干的过程。然而，单层过渡金属二硫属化物中的激子与光强烈相互作用，导致在非微扰制度中的光吸收，其中必须考虑光的相干再发射。之间的非相干和相干的限制，我们表明，存在一个强大的临界耦合条件，导致完美的光吸收。高达99.6%的吸收率是在放置在镜子前的亚纳米厚的MoSe 2单层中测量的。通过温度、脉冲激光激发和可移动反射镜分别调节激子-声子、激子-激子和激子-光子相互作用来控制完美吸收。我们的工作表明，使用二维原子薄晶体进行工程激子-光相互作用的机会是前所未有的，从而实现了包括超快光调制器和灵敏光学传感在内的新型光子应用。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perfect interference-less absorption at infrared frequencies by a van der Waal's crystal
传统上，实现完美吸收的努力需要使用复杂的基于超材料的结构以及依赖于相消干涉来消除背反射。在这里，我们已经从理论上和实验上证明了这种完美的吸收可以使用天然存在的材料，六方氮化硼（hBN），由于其高的光学各向异性，而不需要干涉效应来吸收入射场。在中红外光谱范围内的p-偏振光中观察到这种效果，我们提供了完整的理论描述的起源完美的吸收，以及实现这种效果的方法与其他材料。此外，虽然这是针对单轴晶体hBN报道的，但这同样适用于双轴晶体和更复杂的晶体结构。无干扰吸收是光学领域的基本兴趣;此外，这种材料可以在频率选择表面、吸收涂层和在红外线中操作的感测设备的设计中提供额外的灵活性层。
2015-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
CPA-laser effect and exceptional points in PT-symmetric multilayer structures
相干完全吸收（CPA）和激光的同时存在是非厄米光子学最有趣的特性之一。然而，CPA激光和PT对称性破缺在例外点（EP）之间的联系需要澄清。本文利用传输矩阵方法和Maxwell-Bloch方程的数值模拟研究了PT对称多层损耗增益结构中CPA激光效应的表现形式。我们发现，在不同的相位关系的输入波之间的吸收和放大之间的最大对比度达到远低于EP，因此是不连接到真正的激光。在这个政权，有一个很好的定性协议之间的计算方法。在EP之上，系统展示了激光发射，而不管输入波的参数如何。因此，吸收和放大之间的最大对比度对应于CPA放大器而不是CPA激光器。
2019-08-13 physics.optics
Broadband Omni-resonant Coherent Perfect Absorption in Graphene
相干完全吸收（CPA）是指由部分吸收体对入射光的干涉诱导的完全吸收，其独立于其固有吸收（其可以非常小）或其厚度。CPA通常在谐振器件中实现，因此不能在宽的连续谱上实现，这阻碍了其对例如光电探测器和太阳能电池的适用性。在这里，我们展示了宽带全谐振CPA放置一个薄的弱吸收体在一个平面腔和预处理的入射光场通过引入明智的角色散。我们利用嵌入二氧化硅中的单层石墨烯作为吸收体，并在可见光范围内的约70 nm带宽内将其光吸收从约1.6%提高到约60%。至关重要的是，一个分析模型表明，在腔驻波场的峰值处放置石墨烯单层对于实现CPA是不必要的，这与传统观点相反。
2021-04-18 physics.optics
Light-controlled perfect absorption of light
研究了光在克尔非线性金属-介质复合介质中的相干完全吸收。基本的对称性考虑表明，入射光强度的平等是一个先决条件，以确保CPA在线性和非线性系统的特定系统参数。我们还得到了有CPA的充分条件。我们进一步表明，虽然线性系统中的CPA对入射功率水平不敏感，但在非线性系统中，只有对于具有有趣滞后响应的离散强度才能实现CPA。我们的统一制定的CPA和波导识别它们作为相反的散射现象。我们进一步研究了光致CPA在共振和非共振系统中的作用。
2013-06-14 physics.optics
Theory of light reflection and transmission by a plasmonic nanocomposite slab: Emergence of broadband perfect absorption
提出了一种含有随机分布的金属纳米颗粒的光学薄膜的光反射和透射理论。底层模型考虑到从板边界的NP散射的光的光的反射，在密集的NP阵列和光散射在板表面的局部表面等离子体的增强衰减-的因素超出了麦克斯韦-加内特近似的范围。结果表明，前两个效应导致在这种纳米复合材料中观察到的宽带完美吸收，而最后一个是负责其全向特性和偏振不敏感性。这些发现开辟了新的可能性工程宽带完美吸收等离子体纳米复合材料。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Boundary singular scattering enables coherent perfect absorption and lasing without resonators
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））
本研究提出边界奇异散射概念，证明仅凭非厄米介质界面即可实现相干完美吸收与激射，无需谐振腔，并在实验中通过相位控制实现两者切换。
2026-09-24 physics.optics
Perfect Absorption Metasurfaces with Multiple Meta-Resonances
我们表明，由腔体支持的DMR的混合共振是亚共振，因为它们可以通过微调结构参数而不需要极端的材料特性（例如零耗散）来尽可能完美地制造。相反，DMR中的耗散对于实现完美的亚共振是必不可少的。我们通过调整HMR的结构，直到其反射率低至0.426%，实验证明了这种完美性。除了由DMR的强共振产生的初级亚共振之外，弱的搭便车共振也可以产生与初级亚共振一样完美的亚共振。反射凹陷的深度对所涉及的共振的强度不敏感，但主要取决于主要通过微调结构参数（诸如腔体体积、薄片的质量或膜中的预张力）所带来的与空气的阻抗匹配的程度。利用DMR中血小板位置的偏心率，产生多个共振和反共振，导致在200 Hz至1000 Hz范围内的多达五个亚共振，最高反射为7%，最低为1.2%。还报道了引入搭便车亚共振的其他手段。
2019-03-16 physics.app-ph physics.optics
Non-reciprocal transmission in photonic lattices based on unidirectional coherent perfect absorption
利用单向相干完全吸收的思想，提出了一种在调制线性纯无源光晶格中实现离散光非对称（单向）传输的方法。该系统由耦合谐振器或波导的线性光子晶格组成，侧面耦合到一系列有损耗元件，其中光在以一种方式传播时可以避免占据耗散位置，但在相反的方向上则不会。非互易性要求调制谐振器/波导参数，实现具有非互易行为的耗散光学Aharonov-Bohm二极管。
2015-02-08 physics.optics quant-ph
Near-perfect absorption in epsilon-near-zero structures with hyperbolic dispersion
我们研究了极化电磁波与双曲型超材料结构的相互作用，其中面内介电常数分量$ε_x$与法向分量$ε_z$的符号相反。我们发现，当超材料的厚度小于入射波的波长时，双曲超材料可以吸收比传统超材料更高的电磁能量。我们还表明，导致$\Re(ε_z) \approx 0$的波长，近完美的吸收出现，并持续在一定范围的频率和亚波长结构厚度。
2014-03-05 cond-mat.other physics.optics
Genetic-algorithm-aided ultra-broadband perfect absorbers using plasmonic metamaterials
电磁波的完全吸收在当今的应用中是至关重要的，从光致发光到防止敏感设备中的串扰。在这种情况下，我们使用遗传算法（GA）的策略，以优化周期性阵列的截断正方形为基础的金字塔交替堆叠的金属/电介质层的吸收特性。我们的目标是在可见光和近红外范围内（波长在420和1600 nm之间）垂直入射电磁辐射的超宽带准完美吸收。我们比较的结果，可以通过考虑一个，两个或三个堆栈的Ni，Ti，Al，Cr，Ag，Cu，Au或W的金属，和聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）的电介质。探索了10^17种以上的几何参数配置，并将其简化为几种最佳配置。这项广泛的研究表明，Ni/PMMA，Ti/PMMA，Cr/PMMA和W/PMMA提供了高品质的解决方案，在所考虑的波长范围内的综合吸收率高于99%，当考虑这些超宽带完美的电磁吸收器的现实实现。最优解的几何参数的鲁棒性进行了研究，并提供了当地的吸收地图。此外，我们确认，这些最佳的解决方案保持准完美的宽带吸收性能在一个广泛的角度范围内，当改变入射辐射的倾斜。该研究还表明，贵金属（Au、Ag、Cu）不提供本申请的最高性能。
2021-08-20 physics.app-ph physics.optics
