Multiresonances of quasi-trapped modes in metasurfaces based on nanoparticles of transition metal dichalcogenides
研究了含孔MoS $_2$圆盘中双各向异性偶极响应同步激发的准陷阱模多重多共振的偏振控制特性。使用解析多极分析的数值计算，我们表明，存在一个强大的光学各向异性的MoS $_2$纳米粒子提供了一个额外的自由度，并允许观察几个共振的电和磁偶极子一次在一个狭窄的光谱范围。基于模拟结果，我们得到了具有孔洞的MoS $_2$圆盘的偶极极化率随频率的变化关系，这使得人们能够区分非局域和双各向异性偶极响应的贡献，并在近红外范围内具有几个特征。利用单个纳米粒子的极化率谱和应用调谐策略，设计了在窄光谱范围内同时支持三个准陷阱模式共振的MoS $_2$超颖表面。这些共振之一对应于1550 nm的电信波长。MoS $_2$超颖表面的光反射光谱的特征在于对应于准陷阱模式的波长的三个窄带凹陷。结果表明，在正交的超颖表面上正常入射的波的偏振的变化导致在每个MoS $_2$磁盘中激发的双各向异性响应的类型的变化，并在接近初始值的波长处的超颖表面的反射光谱中的其他三个功能的激发。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extremely thin perfect absorber by generalized multipole bianisotropic effect
本文通过在无损介质谐振器中掺入极少量有损金属诱发广义多极双各向异性，实现波长厚度比达25,000的单向太赫兹完美吸收体。
2023-08-14 physics.optics
Topological edge states in all-dielectric square-lattice arrays of bianisotropic microwave resonators
本研究利用双各向异性介质谐振器的镜像对称性破缺在方形晶格中打开带隙，通过实验与数值模拟验证了两类界面的拓扑边缘态及其鲁棒传播特性，建立格林函数模型分析其拓扑性质，为相关光学/微波结构设计提供新思路。
2025-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broadband Circular Polarizers Constructed by Helix-like Chiral Metamaterials
本文提出了一种可以通过多种传统光刻或电子束光刻技术实现的类螺旋手征超材料，以实现类似于螺旋超材料的宽带双各向异性光学响应。在扭曲超材料的基础上，通过调整晶格内的相对取向，将弧的各向异性转化为紧密排列的弧对之间的磁电耦合，从而获得宽范围的双各向异性光学响应。通过连接相邻的上弧和下弧，将超颖表面对的耦合转换为三维夹杂物的耦合，并提供更宽和更高的双各向异性光学响应。仅对于四层螺旋状超材料，最大消光比可以达到19.7。工作波段为4.69 ~ 8.98 μm，平均消光比为6.9。在整个工作波段内，选择性偏振透过率均在0.8以上。这种结构是有希望的集成和可扩展的宽带圆偏振器，特别是有很大的潜力，作为宽带圆微偏振器在全斯托克斯细分焦平面偏振计领域。
2016-06-17 physics.optics
Photonic spin Hall effect mediated by bianisotropy
被称为双各向异性的散射体的电和磁响应的耦合实现了丰富的物理和独特的光学现象，包括不对称吸收或反射、单向透明和光子拓扑相位。在这里，我们证明了另一个功能源于双各向异性的响应，即，偏振相关的光散射双各向异性介质元原子与破缺镜像对称性，这产生了一个光子模拟的自旋霍尔效应。基于一个简单的偶极模型，我们解释了这种效应的起源，并通过对单个亚原子和亚原子阵列的光子自旋霍尔效应的实验观察证实了我们的结论。
2018-11-08 physics.optics
Intrinsic multipolar contents of nanoresonators for tailored scattering
我们介绍了一种理论和计算方法来设计共振物体，如纳米天线或元原子，表现出定制的多极响应。与依赖于在特定激励下对象的散射响应的多极分析的常见方法相比，我们提出设计\textit{intrinsic}（即，激励无关）多极内容和物体的自然共振（或准正规模式）的光谱特性。一个严格的数值方法多极分解的谐振在复杂的频率，随着一个分析模型传达一个直接的物理洞察到多极矩诱导的谐振器。我们的设计策略是通过设计一个亚波长光学谐振腔展示Janus谐振，提供侧依赖耦合到波导在整个线宽的谐振和宽的角度范围内的线性偏振入射平面波。该方法适用于所有类型的波，并可能打开新的视角亚波长尺度操纵的散射和发射。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Multipolar Modeling of Spatially Dispersive Metasurfaces
如今，对于光学模拟处理应用，对超颖表面的角散射响应进行精确建模的需求日益增长。然而，当前的元表面建模技术不太适合于这样的任务，因为它们限于小的角谱变换，如将被证明的。这项工作的目标是克服这一限制，通过提高这些技术的建模精度，具体来说，提供一个更好的描述的角度响应的元表面。这是通过扩展目前的方法，这是有限的偶极响应和弱空间色散效应，以便包括四极响应和高阶空间色散分量。新推导的多极模型的准确性证明通过预测的介电元表面的角散射。这导致建模精度比标准偶极模型至少好两倍。
2021-11-16 physics.optics
Strong Mode Coupling via Quasi-Bound States in the Continuum in Bianisotropic Metasurfaces
Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València（纳米光子技术中心，瓦伦西亚理工大学）；Department of Electronics and Nanoengineering, Aalto University（电子与纳米工程系，阿尔托大学）
本文提出一种简洁通用的时间耦合模理论模型，研究双折射超材料中通过准束缚态连续体实现强模式耦合，揭示了双频非对称反射和吸收的物理机制，并验证了强互易双折射的实现。
2025-12-09 physics.optics
Multipolar interference for non-reciprocal nonlinear generation
我们表明，非线性多极干涉允许实现不仅单向的，但也从纳米元件的非互易非线性产生，与非线性产生的光的方向从至少一个或几个激发光束去耦。或者，它可以允许通过反转其中一个泵的方向来抑制纳米元件或其周期性布置中的指定非线性响应。所描述的现象利用了这样的事实，即与线性响应情况相反，非线性磁电干扰源于加法和乘法过程的组合，并且包括电和磁部分波本身内的各种项之间的干扰。我们演示了引入的概念，数值上使用一个例子的等离子体二聚体几何与现实的材料参数。
2015-10-11 physics.optics
Multipolar Pseudochirality Induced Optical Torque
本文利用多极理论和非局域相互作用，揭示了非手性纳米颗粒在线偏振光照射下产生光学扭矩的机制，指出其源于多极赝手性响应，并强调颗粒不对称性的关键作用，为高性能纳米转子设计提供理论依据。
2023-05-26 physics.optics
Tuning Dipolar and Multipolar Resonances of Chiral Silicon Nanostructures for Control of Near field Superchirality
本文提出通过调控手性硅纳米结构的偶极与多极共振来增强光学活性，仅改变结构高度即可在更宽波段控制近场超手性。
2023-10-19 physics.optics
Towards an optical far-field measurement of higher-order multipole contributions to the scattering response of nanoparticles
我们的实验表明，一个单一的金纳米棱镜的最低阶本征模的全光学多极分解使用方位角和径向偏振的圆柱矢量光束。通过这些定制的场分布扫描粒子，本征模的多极特性被编码到2D扫描强度图中，即使对于本征模的高阶贡献也是如此，这些高阶贡献太弱而不能在直接远场散射响应中辨别。该方法能够对单个纳米颗粒进行详细的光学模式分析。
2014-11-18 physics.optics
Strong multipolar transition enhancement with graphene nanoislands
本文提出基于本征介电常数模态展开计算格林函数的通用模型，用于计算光子环境中量子发射体的多极跃迁速率，并在石墨烯纳米岛上证明选择定则局部失效，四极跃迁速率可达偶极跃迁的100倍。
2021-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Comprehensive Multipolar Theory for Periodic Metasurfaces
光学超颖表面由散射体的2D排列组成，并且它们根据需要控制入射场的振幅、相位和偏振。光学超颖表面是下一代平面光学器件在广泛应用中的基石。纳米纤维的快速发展使得对这些超薄表面的多功能设计和分析变得越来越必要。然而，尽管它们的重要性，一个全面的理论来描述的光学响应的周期性超颖表面的封闭形式和解析表达式尚未制定，和以前的尝试往往是近似的。在这里，我们开发了一个理论，分析链接的散射体的属性，从周期性的超颖表面，其光学响应通过晶格耦合矩阵。散射体由它们的极化率或T矩阵表示，并且我们的理论适用于正入射和斜入射。我们提供了明确的表达式的光学响应八极为了在球坐标和笛卡尔坐标。几个例子表明，我们的分析工具构成了设计和理解光学元表面的范式转变。提出了新的完全衍射的超聚集体和粒子无关的偏振滤波器，并提供了新的见解斜入射下的惠更斯超表面的响应。我们的解析表达式是一个强大的工具，探索超颖表面的物理和设计新颖的平面光学器件。
2021-09-16 physics.optics
Dipolar Modeling of Multipolar Metasurfaces
Institute of Electrical and Microengineering École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院电气与微工程研究所）
提出一种基于坐标原点依赖性和宇称分离的方法，仅用偶极矩重建多极超表面的完整散射参数，简化建模复杂度。
2026-06-01 physics.optics
Dichroism of coupled multipolar plasmonic modes in twisted triskelion stacks
本研究通过实验和模拟，系统探究了扭曲堆叠金三叶草纳米结构中的多极等离激元模式，发现其圆二向色性可通过扭曲角调控，并在15度时达到最大，且揭示了模式演化及阵列中的杂化效应。
2025-01-24 physics.optics
Novel functionalities enabled by asymmetric reconfiguration in VO2-dielectric metasurfaces
Nanophotonics Technology Center, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学纳米光子技术中心）；Department of Materials Engineering, KU Leuven（荷语鲁汶大学材料工程系）
本文提出利用热可调硅-VO2超表面动态重构双各向异性，实现透射功率限制、非对称反射等定向功能，为多功能自适应光子超表面提供新自由度。
2026-10-06 physics.optics
Dual-circular Raman optical activity of axial multipolar order
University of Tokyo（东京大学）；Hokkaido University（北海道大学）；RIKEN（理化学研究所）；Tohoku University（东北大学）
研究通过双环拉曼散射探测多极各向异性，揭示轴向多极相的拉曼光学活性源于多极对称破缺，并通过硫铁矿的首原理计算验证其重要性。
2026-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Nonlinear circular dichroism in Mie-resonant nanoparticle dimers
我们研究了由两个相同的米氏共振介电纳米粒子组成的二聚体在圆偏振光垂直照射下的非线性响应。我们开发了一个一般的理论描述的耦合纳米粒子的多极模式的杂交，并揭示非零的非线性圆二色性（CD）在二聚体中的多极共振增强的二次谐波产生（SHG）信号提供其轴的取向下的一个角度的介电材料的晶格。我们目前的实验结果为AlGaAs二聚体放置在一个工程基板上，证实了我们的一般多极杂交理论的基本预测，获得这种SHG-CD效应。
2021-03-18 physics.optics
Green formulation for studying electromagnetic scattering from graphene-coated wires of arbitrary section
我们提出了一个严格的电磁方法的基础上，格林第二恒等式研究的等离子体响应的石墨烯涂层的任意形状的电线。用单色电磁波垂直于其轴线照射导线，并且导线基底是均匀的和各向同性的。该领域表示无处不在的两个未知的源函数评价的石墨烯涂层，可以从一对耦合的非均匀积分方程的数值解。为了评估绿色配方的有效性，数值计算中获得的散射和吸收效率的特定情况下的圆形电线相比，从多极米氏理论。一个很好的协议，观察在这种特定的情况下，无论是金属和电介质基板。为了探索线截面的旋转对称性的破坏在散射和吸收响应的等离子体特征中引入的影响，将格林公式应用于椭圆截面的石墨烯涂覆的线的情况。正如可以预期的对称性参数，我们发现一个二维各向异性的角度光学响应的线，特别是明显的多极等离子体共振的频率分裂。低偏心率的椭圆形和圆形导线的散射和吸收效率谱中的增强的光谱位置之间的比较允许我们猜测每个等离子体共振的多极阶。我们提出了计算的近场分布的不同频率，明确揭示了多极秩序的等离子体共振。它们也证实了先前的猜测，并作为对格林公式有效性的进一步检验。
2017-01-26 physics.optics
Photonic Jackiw-Rebbi states in all-dielectric structures controlled by bianisotropy
电介质粒子的电共振和磁共振最近揭示了一系列令人兴奋的应用，在纳米级的光转向。粒子反转对称性的破坏进一步改变其电磁响应，从而产生双各向异性，也称为磁电耦合。最近的研究表明，磁电耦合在光子拓扑超材料的实现中起着至关重要的作用。为了进一步揭示这一基本联系，我们设计并实验测试了由电介质粒子组成的一维阵列，该阵列具有重叠的电共振和磁共振以及破缺的镜像对称性。翻转阵列中一半以上的元原子，我们观察到界面态的出现，提供了著名的Jackiw-Rebbi模型的光子实现。我们追踪这些状态的起源的事实，即粒子的双各向异性响应的局部修改影响其与相邻的元原子的有效耦合，这提供了一个有前途的途径，工程拓扑光态。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailored multipolar optical trapping with higher-order structured light
The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；Department of Physics, University of Rochester（罗切斯特大学物理系）；Center for Coherence and Quantum Optics, University of Rochester（罗切斯特大学相干与量子光学中心）
本研究结合矢量聚焦与广义洛伦兹-米氏理论，探索高阶柱对称光束对米氏硅纳米球的多极捕获，预测八极共振下稳定灰捕获，为亚波长粒子分选等应用奠定基础。
2026-09-29 physics.optics
Machine Learning for Mie-Tronics
本文提出利用机器学习前向预测与逆向设计介电超原子，实现最高到八极项的目标多极矩定制，并展示高阶磁响应与超散射应用。
2023-05-29 physics.optics
Multipolar optical binding in focus
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校）
利用广义多粒子米氏理论计算金纳米颗粒对的光学束缚力，揭示电多极模式（偶极、四极、八极）共振对束缚刚度和节点分布的影响，为可编程超流体和可重构微机械提供力学框架。
2026-06-17 cond-mat.soft physics.optics
Multipolar Nanophotonics with Quantum Computers
Florida International University（佛罗里达国际大学）
该研究提出用量子比特和量子电路计算纳米光子系统的散射与珀塞尔效应，经IBM、IonQ量子计算机测试，结果与经典理论高度吻合，为纳米光子系统的量子辅助设计提供了支撑。
2026-10-14 physics.optics quant-ph
Nonlocal homogenization theory in metamaterials: effective electromagnetic spatial dispersion and artificial chirality
我们开发，从第一原理，一个通用的和紧凑的形式主义预测的电磁响应的超材料与非磁性夹杂物在长波长的限制，包括空间色散到二阶。具体而言，通过诉诸一个合适的多尺度技术，我们表明，介质有效介电常数张量和一阶和二阶张量描述空间色散可以通过平均合适的空间快速变化的字段每个satysifing类静电方程内的超材料单位细胞进行评估。对于具有可忽略的二阶空间色散的超材料，我们利用一阶空间色散和互易双各向异性电磁响应的等价性，推导出一个简单的表达式的超材料的手征张量。这样的表达式使我们能够系统地分析复合空间对称性对电磁手征性的影响。我们发现，即使超材料是几何非手性的，即，它是从它的镜像不可区分的，它显示伪手性Ω电磁手性，如果需要恢复反射后的介电分布的旋转是$0^\circ$或$90^\circ$旋转围绕一个轴正交的反射平面。这两种对称的情况包括具有手征响应的二维和一维超材料。作为一个例子承认充分的分析描述，我们讨论一维的超材料，其单一的手征参数被证明是直接相关的超材料的介电分布的求积。
2015-01-22 physics.optics
Nonlocal homogenization of PT-symmetric multilayered structures
PT对称系统和超材料的独特和高度可调的光学特性使得大量全新的线性和非线性光学现象具有许多应用，例如，因此，人工介质的PT对称吸引越来越多的关注，现在是一个主题，深入研究。提供关于人造纳米结构介质的光学响应的信息的常用方法之一是所谓的有效介质理论。在这里，我们研究的可能性，利用有效介质理论的PT对称多层系统组成的交替损耗和增益板的综合分析。我们发现，当地的有效材料参数（或麦克斯韦-加内特近似）的适用性是非常有限的，不能被利用的预测异常点标记的PT对称性破缺。另一方面，如果单胞的厚度远小于辐射波长，则可以可靠地使用非局部双各向异性有效介质参数。在斜入射平面波的情况下，我们揭示了限制的损耗增益系数，这不应该太大相比，介电常数的实部。我们相信，我们的研究结果可以提高对PT对称系统背后物理学的基本理解，并推动分析其特殊光学响应的辅助工具的发展。
2019-04-12 physics.optics
Circular Raman responses from angular-momentum inequivalence in CoSi
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Hokkaido University（北海道大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）；Okayama University（冈山大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Institute for Molecular Science（分子科学研究所）
本文通过圆偏振拉曼光谱和第一性原理计算，证明 CoSi 中拉曼光学活性和手性声子频率分裂源于不同对称性通道，提出角动量不等价是圆偏振拉曼响应的统一原理。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatially Dispersive Second-Harmonic Generation in Ferroaxial Systems
Graduate School of Science, Hokkaido University（北海道大学理学研究科）
研究铁轴系统中空间色散二次谐波产生，通过发展规范一致微观理论，应用于最小三角形团簇模型，证明EQ和MD过程对定量描述该现象必不可少，为解释中心对称多极序非线性光学特征提供微观基础。
2026-07-23 cond-mat.str-el physics.optics
