Universal Zero Conductivity Condition for Optical Absorption
利用纳米模式体积内的光的信息和能量是从太阳能光子学到单光子探测器的纳米光子应用的基本挑战。在这里，我们展示了材料中存在的一个普遍条件，该条件揭示了电磁到物质能量转换（转导）的基本限制。我们发现，在任何纳米级吸收体转换光到物质的自由度的吸收率（转换率）的上限是揭示了在复杂的频率（$σ(ω^\prime + iω^{\prime\prime})= 0$）的光学电导率为零。我们追溯这个普遍的零电导率条件的起源因果关系的要求，任何被动的线性响应函数，并提出了一个实验的吸收共振等离子体纳米粒子的实验验证这个普遍的零电导率条件。我们的工作广泛适用于整个电磁波谱的线性系统，并允许在单光子探测器，太阳能电池，相干完美吸收器和SPASERS的光学吸收的系统优化。
2016-08-17 physics.optics
Non-Diffracting Polarisation Features around Far-Field Zeros of Electromagnetic Radiation
研究电磁辐射远场横向场零点伴随的非衍射偏振结构，发现其几何特征与距离无关，并在多极辐射和双缝干涉中验证了该现象。
2024-01-09 physics.optics quant-ph
Magnetically tunable zero-index metamaterials
零折射率超材料（ZIM）的特点是在任意形状的大面积上具有均匀的电磁模式，使得许多应用成为可能，包括具有任意形状的高透射超耦合器、用于非线性光学的方向无关相位匹配以及许多量子发射体的集体发射。然而，迄今为止报道的大多数ZIM都是无源的，没有对其电磁特性进行动态调制的方法。在这里，我们设计和制造的磁性可调ZIM组成的钇铁石榴石（YIG）柱夹在两个覆铜板在微波政权。通过利用YIG的Cotton-Mouton效应，超材料成功地在无隙状态和带隙状态之间切换，导致超材料的零折射率相和单个负相之间的“相变“。使用S形ZIM超耦合器，我们实验证明了一个可调谐的超耦合状态，在9 GHz的低本征损耗为0.95 dB和高达30.63 dB的高消光比。我们的工作使ZIM的电磁特性的动态调制，使可调谐线性，非线性，量子和非互易电磁器件的各种应用。
2022-06-09 physics.app-ph physics.optics
Epsilon-Near-Zero Response and Tunable Perfect Absorption in Weyl Semimetals
本文从理论上研究了中心对称Weyl半金属的电磁响应。我们推导出一个各向异性介电常数张量与非对角元素来描述这样的回转介质。我们的研究结果表明，适当的外尔锥倾斜，介电常数的横向分量的实部可以表现出ε近零响应。倾斜参数还可以控制介质中的损耗量，当从I型转变为II型时，范围从无损到耗散。类似地，通过调节电磁场的频率或系统中的化学势，ε-近零响应可以表现为外尔半金属的介电常数在正值和负值之间的转变。利用所得到的介电常数张量，我们考虑一个设置Weyl半金属沉积在一个完美的导电基板和研究这种分层配置的反射和吸收特性。我们表明，通过选择适当的几何和材料参数，可以创建设备，完美地吸收电磁能量的入射电磁波在很宽的角度范围内。
2018-07-11 cond-mat.str-el physics.optics
Superradiance Startup at Finite Temperatures of the Electromagnetic Field
利用量子电动力学方法研究了二能级原子系统中Dicke超辐射的初始阶段。应用零阶Magnus近似，我们得到了在电磁场热涨落存在下发射的量子平均数的表达式。
2014-06-05 physics.optics quant-ph
Indifferent electromagnetic modes: bound states and topology
在零能量时，狄拉克方程有有趣的行为。自旋上和自旋下模式的数量的不对称性由系统所处的空间和规范场的拓扑结构决定。电磁学中也有类似的现象。写麦克斯韦方程组在一个类似迪拉克的形式，我们确定的情况下，材料参数起着能量的作用。因此，在零能量下，我们发现电磁模式与材料参数的局部变化无关，仅取决于它们在无穷远处的渐进值。我们给出了几个例子，并表明，这一理论的影响，非厄米介质，在那里它可以用来构建介电常数的配置文件，要么是无反射的，或作为相干完美的吸收器，或激光。
2019-04-12 physics.optics quant-ph
Zero phase delay induced by wavefront modulation in photonic crystals
本文研究了一种基于波前调制的电磁波传输零相位延迟的产生机制。数值模拟和实验都证明了波在二维三角形光子晶体中传播的零相位延迟特性。这种与传播距离无关的零相位延迟传输是由于光子晶体在波传播方向上具有不变的波前调制，其中相速度垂直于群速度，且沿能流方向具有平行的波前（或相锋）。这种效应可以推广到三维或其他人工工程材料中，为替代零折射率或零平均折射率材料获得理想的电磁波零相位延迟传播开辟了一条新的途径，具有重要的应用潜力。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Quantum Squeezing of Slow-Light Dark Solitons via Electromagnetically Induced Transparency
研究了在具有消焦Kerr非线性的冷原子气体中，通过电磁感应透明（EIT）产生的慢光暗孤子（SLDS）的量子效应。通过求解描述量子涨落的非厄米特本征值问题，我们计算了SLDS的量子涨落，发现只允许一个零模。这与亮孤子的量子涨落不同，亮孤子中存在两个独立的零模。我们严格证明了由连续模和零模组成的本征模是双正交的，构成了一个完整的双正交化基，这对计算SLDS的量子涨落是有用的.结果表明，由于EIT效应产生的大的Kerr非线性效应，SLDS可以实现显著的量子压缩，其压缩效率可以通过Kerr非线性效应和孤子的振幅来控制，并可以远高于亮孤子的压缩效率.我们的工作为量子非线性光学和非厄米物理的发展以及在量子信息处理和精密测量中的应用做出了贡献。
2022-02-21 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
The Quantum Vacuum of Complex Media. A Unified Approach to the Dielectric Constant, the Spontaneous Emission and the Zero-Temperature Electromagnetic Pressure
我们从一个关键的角度研究了几个量子电动力学现象通常涉及到真空电磁（EM）在复杂介质中的波动。用微观图解法计算了介质中的共振位移、自发发射率、局域态密度和vanderWaals-Casimir压强。我们发现，在最近的一些作品中，这些效果不能归因于EM真空的能量的变化，但介电自能的变化。这种能量是介电组分的裸极化率与实际极化真空的EM波动相互作用的结果。我们已经找到了一个精确的表达式，这些波动的频谱在统计均匀的电介质。这些波动结果是不同的正常的辐射模式。后者携带零点能量（ZPE）。关于自发发射，我们澄清了辐射的性质和所谓的局部场因素的起源。与以前的工作相比，发现了重大的差异。我们对辐射和非辐射能量转移现象进行了详细的分析。本文给出了麦克斯韦-加内特介质中间隙杂质的衰减率和大腔体中实质杂质的衰减率的解析公式。有效介电常数的构造是一个自洽问题。根据零温时介质自能的变化计算了复杂介质中的范德华压力。一个额外的辐射压力似乎与电磁真空能量的变化。
2009-12-16 hep-th physics.optics quant-ph
Alternative Derivation of Electromagnetic Cloaks and Concentrators
从一个简单的电磁隐身，减少到一个边界值问题，涉及到一个单一的麦克斯韦一阶微分方程，明确的公式相对磁导率磁导率并矢和领域的球形和圆柱形的环形斗篷一般压缩径向坐标函数。一般的公式是基于这样的要求：所有可能的入射场都发生了隐身，频率w > 0的隐身件在其外表面上具有连续的切向E场和H场，在其内部材料表面上具有零法向D场和B场。斗篷外表面的切向场边界条件确保零散射场，斗篷内表面的法向场边界条件与斗篷内腔内的零总场兼容。对于球形斗篷，与圆柱形斗篷不同，这些边界条件导致E和H场的所有切向分量在其内表面上连续为零-圆柱形斗篷在内表面的偏振密度中具有δ函数。对于没有内部自由空间腔体的机构，制定是用来获得非散射球形和圆柱形集中器，放大其中心附近的入射场。对于静态场（w = 0），边界值公式进行适当修改，以获得一个磁导率并矢，将斗篷静磁场。因果关系条件意味着，与静磁隐身不同，静电隐身以及w > 0的低频隐身是不可能实现的。
2008-09-16 physics.class-ph physics.optics
Canonical quantization of the electromagnetic field interacting with a moving dielectric
在线性、色散和耗散介质中，电磁场是正则量子化的，介质是匀速运动的。具体地说，我们计算了耦合物质场系统的简正模的变化，并找到了一个包含负能量简正模的哈密顿量。我们将这些模式解释为量子摩擦等现象的起源，并发现一个探测器最初在其基态，并耦合到附近的电磁场，或在一个均匀移动的介质具有非零概率的激发在T= 0 K。
2012-07-24 physics.optics quant-ph
Superluminal Behaviors of Electromagnetic Near-fields
超光速现象在电磁波传播的许多实验中都有报道，其中倏逝波的超光速行为是最有趣的现象，具有重要的物理意义。考虑到倏逝波与电磁源的近区场有关，基于第一性原理，研究了近区电磁场的群速度，证明了它们可以是超光速的，这为倏逝波的超光速性质提供了一个启发性的解释。
2006-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The Zero-Frequency Limit of Spherical Cavity Modes: On the Formal Endpoint at v=1
Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系克拉伦登实验室）
研究球形腔体模在ν=-1处的零频率极限，揭示数学定义但无物理电磁模式，并探讨势与场的差异及静态场配置与传播模式的边界。
2025-12-23 physics.class-ph physics.optics
Controlling Electromagnetic Fields
本文提出利用超材料的设计自由度任意重定向电磁场，并展示了对指定空间体积实现完全电磁隐身的策略，可应用于奇异透镜与物体隐身。
2025-07-04 cond-mat.other physics.optics
Electromagnetically-induced transparency in a diamond spin ensemble enables all-optical electromagnetic field sensing
我们利用电磁感应透明（EIT）技术研究了金刚石中氮空位中心的窄电子自旋共振。在6-30 K温度下，用多程金刚石芯片工作时，零声子吸收线（637 nm）的光学深度为6，非均匀线宽约为30 GHz。同时光激发在两个频率分开的基态零场分裂（2.88 GHz），揭示了EIT共振的对比度超过6%和半高宽下降到0.4 MHz。共振提供了一个全光学探头的外部电场和磁场的投影光子发射噪声限制灵敏度分别为0.2 V/cm/sqrt（Hz）和0.1 nT/sqrt（Hz）。原型金刚石-EIT磁力计的操作对于10 Hz以上的频率测量小于1 nT/sqrt（Hz）的噪声基底，并且对于100 s间隔测量1.3 +/- 1.1 nT的阿伦偏差。结果表明，金刚石电阻抗成像器件的应用范围从量子光学存储器的潜力少光子非线性光学，精密测量，和基础物理测试。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.ins-det
