Spatiotemporal Metasurface for Ultrafast All-Optical Wavefront Shaping
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）
该研究提出一种全光超快动态波前整形策略，通过泵浦脉冲调控半导体纳米线超表面的介电常数，实现了皮秒级开关的瞬态波前调控，为全光可重构金属透镜奠定基础。
2026-08-04 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
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
Coherent Perfect Tunneling at Exceptional Points via Directional Degeneracy
Institute of Estuarine and Coastal Research, School of Ocean Engineering and Technology, Sun Yat-Sen University / Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Zhuhai)（中山大学海洋工程与技术学院河口海岸研究所/南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海））；State and Local Joint Engineering Laboratory of Estuarine Hydraulic Technology / Guangdong Provincial Engineering Research Center of Coasts, Islands and Reefs / Guangdong Provincial Key Laboratory of Marine Resources and Coastal Engineering / Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Technology for Deep Water Acoustics / Key Laboratory of Comprehensive Observation of Polar Environment (Sun Yat-Sen University), Ministry of Education（河口水动力技术省部共建国家重点实验室培育基地/广东省海岸岛礁工程研究中心/广东省海洋资源与海岸工程重点实验室/广东省深水声学信息技术重点实验室/教育部极地环境综合观测重点实验室（中山大学））；Zhuhai Research Center, Hanjiang National Laboratory（汉江国家实验室珠海研究中心）；School of Marine Sciences, Sun Yat-Sen University（中山大学海洋科学学院）
该研究通过方向退化在例外点实现抗损耗的相干完美隧穿，揭示了在波系统中利用例外点实现稳健隧穿的机制。
2026-02-12 hep-ex physics.optics
Exploiting disorder for perfect focusing
我们实验证明，无序散射可以用来提高，而不是恶化，透镜的聚焦分辨率。通过使用波前整形来补偿散射，光被聚焦到一个小到透镜衍射极限的十分之一的光斑。我们从实验和理论上证明，决定焦点宽度的是散射介质，而不是透镜。尽管光的传播是无序的，焦点的轮廓总是精确地等于我们推导出的理论上的最佳焦点。
2009-10-05 physics.optics
High-Order Perfect Absorption in the Absence of Exceptional Point
Nankai University（南开大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出在无例外点的情况下实现高阶完美吸收，通过异步相干输入引入动量依赖的相位因子，主动控制动量依赖的输出，重塑吸收线型。
2026-03-31 physics.optics quant-ph
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
Coherent wave control in complex media with arbitrary wavefronts
波前整形（WFS）已经成为控制各种波现象（光、声、微波等）传播的强大工具。在无序物质中的应用包括成像、通信、能量转移、微操作和散射异常。然而，在实践中，多个输入通道的必要的相干控制仍然是一个令人烦恼的问题。在这里，我们克服了这个困难，通过掺杂无序介质与可编程的元原子，以适应它强加的任意传入波前。除了解除对精心成形的入射波前的需求外，我们的方法还解锁了新的机会，例如用相同的任意波前依次实现不同的功能。我们证明了我们的概念实验电磁波在混沌腔中使用可编程元表面，与应用程序的广义Wigner-Smith算子以及相干完美吸收聚焦。我们期望我们对相干波控制的全新视角，以促进复杂的WFS协议过渡到各种波现象的实际应用。
2021-02-18 physics.app-ph physics.optics
Customized anti-reflection structure for perfect transmission through complex media
掌握无序环境对波传播的不利影响是一个跨学科的努力，跨越不同的研究领域，从电信\cite{basar_wireless_2019}和生物医学成像\cite{kubby_wavefront_2019}到地震学\cite{Campillo2003}和材料工程\cite{Chen2010,Molesky2018}。波前整形技术非常有希望克服波散射的影响，因为即使是不透明的介质也具有开放的通道，入射光完全透射\cite{Dorokhov1984,Gerardin2014,Sarma2016,Jeong18}。然而，由于该特征被限制为仅明智地设计的状态的一小部分，因此对于任何入射光场，使不透明的样品半透明仍然是遥不可及的。在这里，我们表明，由随机组装的散射元件组成的无结构的介质可以完全传输到所有的入射波阵面通过把一个定制的补充medium.This特殊的情况下实现时，两个介质表面的反射矩阵面对对方满足临界耦合条件的矩阵推广。我们实现这个协议的数值和实验的电磁波导的设计与几十个散射元件放置在他们里面。我们在这里介绍的半透明散射介质也具有能够在其内部存储入射辐射非常长的时间的有前途的属性。
2022-03-10 cond-mat.dis-nn physics.optics
Arbitrary-Order Scattering Exceptional Points in Configurable Non-Hermitian Zero-Index Materials
Soochow University（苏州大学）；Jiangsu University of Science and Technology（江苏科技大学）；Jiangsu Physical Science Research Center（江苏省物理科学研究中心）
提出可配置非厄米零折射率材料网络，通过嵌入损耗/增益掺杂剂实现从2到N阶的任意阶散射奇异点，并展示高阶奇异点对微扰的超灵敏响应。
2026-06-05 physics.optics
Photoswitchable exceptional points derived from bound states in the continuum
本研究在非厄米双模系统中揭示了从连续谱束缚态到奇异点的转变，并通过太赫兹超表面实验验证了动态EP切换及光束偏转，为传感和波前控制器件提供新途径。
2025-05-14 physics.optics
Exceptional Points, Lasing, and Coherent Perfect Absorption in Floquet Scattering Systems
Vienna University of Technology (TU Wien)（维也纳工业大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Graz（格拉茨大学）；NAWI Graz（NAWI格拉茨）；Riga Technical University（里加技术大学）
本文利用多光谱Floquet散射矩阵分析光子时间晶体中的电磁散射，证明伪酉性导致奇异点及对称性破缺，并在参数共振下实现相干完美吸收与激射，且方法适用于任意周期时变结构。
2026-09-18 physics.optics
Small Bragg-plane slope errors revealed in synthetic diamond crystals
波前保持x射线金刚石晶体光学器件对于x射线科学中的许多应用是必不可少的。具有平坦布拉格平面的完美晶体是布拉格衍射中波前保持的先决条件。然而，由于不可避免的晶体缺陷，这种条件在实践中难以实现。在这里，我们使用X射线摇摆曲线成像研究最小的可实现的布拉格平面斜率误差在目前最好的合成金刚石晶体，以及它们如何与完美的硅晶体相比。我们表明，在最好的金刚石晶体（无论是独立的或无应变安装）的最小比斜率误差约为0.15-0.2~ $μ$ rad/mm $^2$。这些误差仅是我们在完美硅晶体中测量的0.05-0.1~ $μ$ rad/mm $^2$特定斜率误差的两倍。在1450 $^{\circ}$ C的高温退火下，几乎无瑕疵的金刚石晶体的斜率误差降低得非常接近硅的斜率误差。需要进一步的调查，以建立这些晶体的波前保存性能。
2020-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Imperfect chirality at exceptional points in optical whispering-gallery microcavities
本文在双纳米散射体扰动的光学回音壁微腔中发现了例外点处本征模式的不完美手性，并通过动态多重散射模型解释了其源于散射的频率依赖性，揭示了手性随散射效应和散射体相对方位角减小而趋于完美的规律。
2022-08-15 physics.optics
Chiral Coherent Perfect Absorption on Exceptional Surfaces
利用非厄米性设计辐射的传输及其与物质的相互作用，特别是通过被称为例外点（EP）的光谱简并，是一个新兴的领域，具有基础和实际意义。手征性行为在EP附近的辐射控制，如单向反射或激光与潜在的应用领域，从腔量子电动力学和光谱滤波传感和热成像开辟了新的机会。然而，在参数空间中将系统调整和稳定到离散EP是一项具有挑战性的任务：要么系统在EP附近运行，而不是直接在EP处运行，要么EP的真实功率被稳定性问题所掩盖。在这里，我们通过设计一个光子系统来规避这一挑战，该光子系统在一个特殊点的表面上运行，称为特殊表面（ES）。我们实现这一点，通过使用波导耦合的光学谐振腔与外部反馈回路，诱导其频率简并顺时针（CW）和逆时针（CCW）行进模式之间的非互易耦合。通过操作系统在ES上的临界耦合，我们证明了，第一次，手征和退化相干完美吸收（CPA）的效果，其中输入波在一个方向上被完全吸收。这种新型的CPA-EP是通过观察预测和长期寻求的平方洛伦兹吸收线型揭示的。我们希望我们的研究结果和方法可以作为非厄米物理学和依赖辐射工程的其他领域之间的桥梁。
2021-07-13 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Observation of coherent perfect absorption at an exceptional point
在过去的几年里，在各个领域，包括光子学，声学和电子学中，对异常点（EP）的兴趣越来越大。然而，EP主要是基于物理系统共振的简并性来实现的;与波的吸收性质相关的不同简并性发生，具有不同的物理表现。在这里，我们证明了这种物理上不同的特殊点，通过工程退化的光学微腔的吸收光谱与耗散。我们实验区分的条件，实现共振EP和吸收EP。此外，当优化光学损耗以在这样的EP下实现完美吸收时，我们观察到吸收光谱中的异常加宽的线形，如理论所预测的。这种类型的EP使不同的散射特性为非厄米奇性的基础研究和应用创造了新的机会。
2021-09-17 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Coherent Control of Light Scattering
最近，广泛的特殊散射效应，包括在连续的束缚态，PT对称的非厄米特系统中的例外点，以及许多其他可实现的明智的适当工程结构已被预测和证明。在这些散射效应中，那些依赖于光的相干特性的散射效应今天特别令人感兴趣。本文讨论了光子学中的相干散射效应。相干完全吸收（CPA）将完全吸收的概念推广到具有多个激发通道的系统。这种效应允许通过调整相干激发的参数来进行全光学光操纵。反过来，虚拟完美吸收（VPA）效应将CPA的概念推广到复频率和厄米特系统。与PA和CPA中的真实能量耗散相反，在VPA中，能量被捕获在谐振器中，直到激发连续指数增长，并且当激发中断时被释放。此外，VPA还提供了一种完美耦合到任何无损耗高Q谐振器的方法。最后，采用相干激励的原理可以通过相干增强无线功率传输（CWPT）效应来提高传统WPT系统的性能。
2019-04-25 physics.optics
Exceptional points in parity-time symmetric plasmonic Huygens metasurfaces
宇称-时间（PT）对称光学结构表现出一些独特而有趣的特性，其中最受欢迎的是例外点。虽然PT对称性的新兴概念已经在庞大的光子设计中得到了广泛的研究，但其在纳米光子非厄米等离子体系统中的奇异功能仍然相对未被探索。为了实现这一目标，在这项工作中，我们分析了由活性金属-介电核-壳纳米颗粒阵列组成的等离子体惠更斯超颖表面的不寻常特性。通过计算不同增益水平下超表面的反射和透射系数，证明了当异常点形成时，超表面存在无反射透射。所提出的新的有源超颖表面设计具有亚波长厚度，并可用于实现超紧凑的完美传输光学滤波器。
2023-01-17 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
Exceptional points and spectral singularities in active epsilon-near-zero plasmonic waveguides
我们提出了一个纳米级的有源等离子体激元波导系统组成的阵列的周期性狭缝，可以表现出特殊的点和光谱奇异性，导致几个新的功能。所提出的对称有源系统在其截止波长附近工作，并表现为有效的ε近零（ENZ）介质。我们证明了一个例外点（EP）的形成，访问非常低的增益系数值，所提出的纳米级对称等离子体配置的一个独特的功能。无反射ENZ传输和完美的损耗补偿实现在EP，这与有效ENZ谐振波长的主动等离子体波导阵列的建议。当我们进一步增加加载在狭缝中的电介质材料的增益系数时，在ENZ共振处发生光谱奇异性，导致在向前和向后方向上的超散射（激射）响应。这些有趣的效果是实现的材料，其特征在于非常小的增益系数与实际值和亚波长尺度，由于在ENZ共振导致增强的光-物质相互作用的活性狭缝内的强和均匀的场增强。我们从理论上分析所获得的EP，以及发散的光谱奇异性，使用传输线模型和调查的第二个入射波和非线性的建议的主动ENZ等离子体系统的响应中添加。我们的研究结果提供了一个新的路线有趣的纳米光子应用，如无反射有源ENZ介质，单向相干完美吸收，纳米激光器，强光学双稳态和全光开关纳米器件。
2019-01-25 physics.optics
Matrix approach for optimal spatio-temporal coherent control of wave scattering
本文提出并验证了一种基于传输矩阵奇异值分解的矩阵方法，用于在空间和时间上最优塑造输入波前，并在微波域无序腔中成功实现了无反射瞬态激励、最优能量沉积和散射不变时变状态三个波控制任务。
2023-07-28 physics.app-ph physics.optics
High-Order Harmonic Generation Driven by Perfect Optical Vortex Beams: Exploring the Orbital Angular Momentum Upscaling Law
本文研究完美光学涡旋光束驱动气相高次谐波产生，验证了谐波发散角相似性和拓扑荷升阶规律，证明其在需要大拓扑荷小核心尺寸时优于拉盖尔-高斯光束，为产生明亮结构化极紫外相干辐射源提供新途径。
2024-09-29 physics.optics
Advancing Wavefront Shaping with Resonant Nonlocal Metasurfaces: Beyond the Limitations of Lookup Tables
针对传统查找表方法设计非局域共振超构表面性能不佳的问题，本研究采用统计学习优化技术结合近场耦合效应，在透射光束偏转、EDOF超构透镜及反射式超构光栅上均实现了性能大幅提升。
2023-10-03 physics.app-ph physics.optics
Dynamically encircling exceptional points: Exact evolution and polarization state conversion
我们表明，一个两个层次的非厄米哈密顿常数非对角交换元素时，可以准确地分析潜在的例外点是完全包围在复平面。这个系统的状态演化是明确获得的一个随之而来的传输矩阵，即使是大encirclements，无论绝热条件。我们的结果清楚地解释了这个过程的方向依赖性，以及为什么在绝热极限下，它的结果是由一个特定的本征态，而不管初始条件。此外，数值模拟表明，这种机制仍然可以持续存在的非线性效应。我们进一步表明，可以利用这个强大的过程来实现光学全偏振器：无论输入偏振态如何，都可以生成所需偏振输出的配置，而从相反的方向，它总是产生对应的本征态。
2017-06-29 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
Maximal single-frequency electromagnetic response
现代纳米光子和元光学器件利用大量的结构自由度来增强光-物质相互作用。一个根本问题是，这种增强能有多大。我们开发了一个分析框架，以获得上界的单频电磁响应，在近场和远场制度，任何材料，自然结合的串联效应的材料和辐射引起的损失。我们的框架依赖于一个功率守恒定律的极化场在任何散射体。它统一了以前的光学散射边界理论，并揭示了最佳纳米光子设计的新见解，其应用包括远场散射，近场局域态密度工程，最佳波前整形和完美吸收体的设计。我们的边界预测惊人的大的最小厚度为任意图案化的完美的吸收体，范围从50- 100 nm的典型材料在可见光波长的微米级厚度的极性吸收体在红外波长。我们使用逆设计发现超颖表面结构接近最小厚度的完美吸收体的界限。
2020-11-12 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
Intrinsic Meron Spin Textures in Generic Focused Fields
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究揭示了在聚焦场中内禀出现的鲁棒梅龙自旋纹理，无需外部波前工程，展示了其在抗扰光子应用中的潜力。
2025-12-30 physics.optics
The infinity-loop microresonator: A new integrated photonic structure working on an exceptional surface
提出无穷环微谐振器，一种在例外面上工作的新型非厄米集成光子结构，可实现可调单向反射并兼具例外点与魔鬼点器件的传感特征。
2023-05-23 physics.optics
Creation and Control of Scattering Singularities in non-Hermitian Systems
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出散射矩阵奇异性是众多非厄米散射现象的统一基础，通过少量可调参数即可在任意频率创造并控制这些奇异性，并演示了相干完美吸收，实现极低输出输入功率比。
2026-09-14 physics.optics
Wave propagation, bidirectional transparency, and coherent perfect absorption-lasing in finite periodic PT-symmetric waveguide networks
本文从理论上和数值上研究了由有限个单元格组成的周期性奇偶时间对称波导网络的散射特性。具体地说，我们提出了严格的和形式上精确的表达式，波传播，双向无反射，相干完全吸收和激射（CPAL）发生在一个有限的周期性光波导网络。通过对PT对称转移矩阵的观测、Lorentz互易定理和非虚Bloch相位的推广，我们发现当单胞工作在PT断相或例外点时，系统总有传播模式，而与单胞的个数和传输相位无关.另一方面，当单位晶胞在精确的PT对称相位下操作时，传播波的形成将取决于单位晶胞的透射相位。更有趣的是，我们发现，即使单位单元不工作在例外点，反射与双向性以及单位透射率可以通过选择适当的数量的单位单元和特定的PT相位实现。我们还发现了两种方法来实现CPAL。一种是利用在CPAL点处工作的奇数个晶胞。另一种方法是利用适当数量的单元格来操纵特定的断相，同时使传输相位为零。我们相信，这项工作可能会提供一个理论基础，研究非常波动现象的PT对称光子学，并可能打开途径，操纵光。
2022-11-21 physics.optics
Exceptional points and lines and Dirac points and lines in magnetoactive cholesteric liquid crystals
本文研究沿螺旋轴加静磁场并考虑波长依赖磁光活性与吸收的 CLCs，揭示新偏振敏感 PBG、Dirac 点/线及例外点/线，并提出可调谐滤波、完美吸收和光学二极管等应用。
2023-08-16 physics.optics
Anomalies in Light Scattering
电磁波的散射是大多数实验技术的核心，几乎涵盖了整个电磁波谱，从无线电波到光学和X射线。因此，深入了解散射理论的基础知识和理解电磁散射的特殊特征对于正确解释实验数据和理解基础物理是必要的。最近，已经预测和证明了在适当的工程结构中可以实现的广泛的特殊散射现象。例子包括连续谱中的束缚态、PT对称非厄米系统中的例外点、相干完全吸收、虚完全吸收、非平凡激光、非辐射源等。在本文中，我们建立了一个统一的描述这种奇异的散射现象，并表明，所有这些影响的起源可以追溯到底层的散射矩阵的极点和零点的属性。我们提供的见解如何管理这些特殊点在复杂的频率平面提供了一个强大的方法来定制不寻常的散射制度。
2019-10-25 physics.optics
Spatially shaping waves to penetrate deep inside a forbidden gap
众所周知，入射到晶体上的波在被布拉格干涉反射之前仅在有限的距离（布拉格长度）上传输。在这里，我们演示了如何发送波更深的晶体，通过研究光在典型的二维硅光子晶体。通过对光学波前进行空间成形，我们观察到探测内能密度的横向散射光的强度在远离前表面的可调距离处增强。与随机波前相比，强度高达$100 \times$增强，并且延伸到布拉格长度的$8 \times$。我们的新的禁隙内的波转向利用不可避免的偏离完美的周期性，这里不可避免的制造偏差引起的传输通道。
2020-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modes and exceptional points in waveguides with impedance boundary conditions
考虑了由非理想金属板构成的具有阻抗边界的平面波导，其中填充有有源或无源介质。我们展示了在介质中加入均匀泵浦时选择性导模和放大的可能性，并分析了TE模和TM模传播的差异。这样一个非保守的系统也示出功能例外点，为特定的和实验可调参数，这是一个特定的透明电介质的情况下描述。
2016-09-09 math-ph math.MP physics.class-ph
Enhanced Magneto-Optical Kerr Effect in Nano-Magnetic Metamaterials with Near-Perfect Coherent Absorption
Imperial College London（帝国理工学院）
本研究通过相干光学干涉在坡莫合金纳米磁体超表面中实现近完美吸收（>95%），并增强磁光克尔效应，为纳米磁性系统的光控提供通用方案。
2026-10-08 physics.optics
Parity-time symmetry and coherent perfect absorption in a cooperative atom response
宇称-时间（$\mathcal{PT}$）对称性已经成为合成光学材料设计中的重要概念，其具有诸如单向传输和非互易反射的奇异功能。在特殊的点，这种对称性是自发破缺，和解决方案过渡，从那些保守的强度指数增长或衰减。在这里，我们分析了一个量子光子表面形成的单层原子阵列与光介导的强合作多体相互作用。我们展示了如何离域集体激发本征模可以表现出有效的$\mathcal{PT}$对称性和非指数衰减。这种有效的对称性是在无源系统中实现的，通过平衡亮模式的散射与次辐射暗模式的损失而没有增益。这些模式在特殊的点合并，证明了相干完美吸收的出现，其中相干入射光被完美吸收和散射，只有非相干。我们还展示了如何$\mathcal{PT}$对称性可以产生在全反射和平衡散射和不同的偏振之间的集体模式的损失。
2021-01-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Exceptional Point Singularities in Multi-Section DFB Lasers
激光器具有可控的增益和损耗，并且在适当的设计条件下，是理想的非厄米特系统，允许直接观察和设计光谱奇点，如例外点（EP）。双段分布反馈（DFB）量子级联激光器（QCL）是这样的系统的原型，其允许腔法布里-珀罗（FP）模式的阶梯与四分之一波长移位的DFB模式的受控耦合。调整耦合强度和这两组模式之间的增益差，使探测的制度，从弱耦合到强耦合和异常点奇异的鲁棒观测。在这些特殊的点，激光器表现出一系列的激射和相干完美的吸收dynamics 1，2当泵浦透明。此外，泵浦方案允许故意提升的例外点简并。这些结果表明，由于耦合参数和系统损耗可以在单个器件中进行调节，双节QCL是研究异常点的理想平台。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Coherent perfect absorber and laser induced by directional emissions in the non-Hermitian photonic crystals
在本研究中，我们提出应用非厄米光子晶体（PC）与各向异性发射。与各向同性非厄米特PC中的例外点（EP）环不同，各向异性非厄米特PC的EP表现为关于$Γ$点对称的线。非厄米哈密顿量表明，EP的形成与非厄米强度有关。有效介质理论（EMT）证实了在$Γ$ Y方向上存在复共轭介质（CCM）。但对于$Γ$ X方向，EMT表明有效折射率具有较大的虚部，这在PC内部形成倏逝波。因此，在$Γ$ Y的定向发射中可以实现相干完美吸收体（CPA）和激光效应。$Γ$ X方向的出射波较弱，可显著降低泄漏波造成的损耗和电磁干扰。此外，非Hermitian PC可以实现许多有趣的应用，如信号放大，准直和角度传感器。
2023-03-28 physics.optics
Unambiguous scattering matrix for non-Hermitian systems
$\mathcal{PT}$对称性是一个独特的平台，光操纵和多用途的单向不可见性，激光，传感等破碎和未破碎的$\mathcal{PT}$对称状态在非厄米开放系统中描述的散射矩阵。多层结构作为开放系统的一个最简单的例子，没有散射矩阵的确定定义，因为输出端口可以被置换。$\mathcal{PT}$ -对称和$\mathcal{PT}$ -对称破缺状态的例外点定义的不确定性是一个重要的问题，因为例外点在传感和模式识别等应用中是必不可少的。这里我们从$\mathcal{PT}$ -对称哈密顿量和散射矩阵之间的明确关系导出适当的散射矩阵。我们揭示了具有排列输出端口的散射矩阵的例外点与$\mathcal{PT}$对称性破缺无关。然而，它们可以用来寻找一个激光的开始，在我们的时域计算和散射矩阵极点分析证明。我们的结果对于非厄米系统的各种应用包括环绕例外点、相干完全吸收、$\mathcal{PT}$对称等离子体等都有重要意义。
2020-04-24 physics.optics
Exceptional Points in Photonics: From Non-Hermitian Physics to Applications
Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；ITMO University（ITMO大学）；Siberian Federal University（西伯利亚联邦大学）；LV Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（LV基伦斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心联邦研究中心）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本综述构建了EP光子学的统一框架，系统区分各类异常简并并探讨其拓扑特性，梳理其在多光子学领域的应用，同时评估相关技术的局限与未来方向。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient General Waveform Catching by a cavity at a Virtual Absorbing Exceptional Point
研究解决了光子完美捕获需匹配时间反转响应的难题，提出利用处于虚拟吸收奇异点的腔捕获入射波形的额外时间阶，实现了高效的被动态转移和光子探测，为光频态转移及自发辐射光子探测铺路。
2023-10-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Towards a Broad-Band Coherent Perfect Absorption in systems without Scale-Invariance
我们从实验和理论上挑战相干完全吸收（CPA）的概念，作为一个窄频率共振机制与散射过程，尊重标度不变性。使用微波平台，由耦合到两个询问天线的损耗非线性谐振器组成，我们表明，相干入射激发可以触发自诱导完美吸收，一旦其强度超过临界值。重要的是，在非线性CPA条件周围的宽带频率范围内，（接近）完美的吸收持续存在。它的起源被追溯到一个四次的行为，吸收光谱收购附近的CPA与一种新的例外点退化有关的非线性散射算子的零。
2021-02-21 physics.app-ph 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
Higher-order exceptional point in a cavity magnonics system
我们建议在由两个小的钇铁石榴子石球中的基特尔模式耦合到微波腔模式组成的腔磁系统中实现伪厄米性。腔的有效增益可以利用两个输入光场的相干完全吸收来实现。在一定的参数约束下，系统的哈密顿量具有伪厄米性，其特征值可以是全实的，也可以是一个实值与另外两个实值构成复共轭对。通过改变两个Kittel模与腔模之间的耦合强度，我们发现在具有宇称时间对称性的系统中，除了存在通常的二阶例外点外，还存在参数空间中的三阶例外点。此外，我们表明，这些例外点可以证明通过测量腔的输出光谱。
2019-02-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Scalable Generalized Meta-Spanners Enabling Parallel Multitasking Optical Manipulation
Nanjing University（南京大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院西安光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Swiss Federal Institute of Technology Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学高等研究院）
本文提出通用元跨度结构(GOMS)，通过复幅调制生成无透镜可定制光学场，实现纵向可变操控和平面跨度阵列，优于传统环形轨道流，实验验证了其在单粒子动态和粒子群并行操控中的稳定性，展示了超紧凑平台的可扩展性。
2025-10-17 physics.optics
High-order exceptional point in a nanofiber cavity quantum electrodynamics system
提出了一种全光纤发射腔量子电动力学（QED）系统，该系统由两个二能级发射器和一个单模腔组成。我们的方案使得基于发射极和谐振腔之间的耦合来观察高阶例外点成为可能。该腔的有效增益可以通过两个相同的激光场弱驱动到双腔来获得，在实验中实现相干完全吸收（CPA）。在实验可行的参数下，该系统的哈密顿量满足伪厄米性条件，即其本征值可以由一个实数和一对复共轭构成，也可以全为实数。通过调节两个发射极-腔耦合强度的比值和发射极的衰减速率的比值，我们可以发现发射极-腔系统中不具有宇称时间对称性的三阶例外点（EP 3）和二阶例外点（EP 2）。这些结果也可以通过总的输出光谱和透射光谱来证明。当耦合强度大于EP 3点的临界耦合强度时，对称模产生。我们的建议将提供一个新的方法来实现高阶例外点。
2022-01-11 physics.optics quant-ph
Optimal Dark Hole Generation via Two Deformable Mirrors with Stroke Minimization
在过去十年中，针对天基观测站对太阳系外行星进行成像的研究有了显著增长。挑战在于设计高对比度的成像系统。即使具有修改点扩散函数以实现高对比度的完美日冕，也需要波前感测和控制来校正光学器件中的误差并产生“黑洞”。普林斯顿大学的高对比度成像实验室配备了两台Boston Micromachines Kilo-DM。我们在这里审查的算法，旨在实现高对比度的图像平面的两侧，同时最大限度地减少从每个变形镜（DM）所需的行程。该算法使用第一DM来校正振幅像差，并且使用第二DM来在光瞳平面中创建平坦波前。然后，我们展示了在普林斯顿大学获得的第一个结果与此校正算法，我们证明了一个对称的黑洞在单色光。
2011-11-22 astro-ph.IM physics.optics
Reversing the Pump-Dependence of a Laser at an Exceptional Point
当一个系统中的两个谐振模式在其谐振位置和宽度上合并时，就会出现所谓的“例外点”，它在不同的系统中充当非平凡物理学的来源。激光器提供了一个自然的设置来研究这种“非厄米简并”，因为它们的特点是谐振模式和增益材料作为其基本成分。在这里，我们表明，例外点可以方便地诱导在光子分子激光器通过适当的变化所施加的泵。使用一对耦合的微盘量子级联激光器，我们证明了在这些例外点附近的激光器显示出其泵浦依赖性的特征反转，包括强烈降低发射的激光强度，以增加泵浦功率。这一结果确立了光子分子激光器作为探索例外点的许多进一步迷人方面的有前途的工具，如强烈的线宽增强和附近光的相干完美吸收，以及参数环绕例外点时的非平凡模式切换和几何相位的积累。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Exceptional Antimodes in Multi-Drive Cavity Magnonics
本文提出四端口三模式腔磁振子学平台，利用两路微波激励的相移与衰减及腔-磁振子模式相消干涉产生反共振，实现异常点位置和性质的主动调控。
2025-10-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Higher-Order Exceptional Points Induced by Non-Markovian Environments
Northeast Normal University（东北师范大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Shangrao Normal University（上饶师范学院）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；The University of Tokyo（东京大学）
研究非马尔可夫环境中伪厄米系统，发现其记忆效应扩大参数空间维度产生高阶例外点，这些点可拓扑表征，能从输出光谱读出，该机制不限于伪厄米系统，还探讨了超导电路的实验实现。
2026-07-21 physics.optics
Perfect Absorption in Complex Scattering Systems with or without Hidden Symmetries
用于弱损耗目标中的有效能量沉积的波前成形（WFS）方案是与下一代电信、远程无线功率传输和电磁战相关的许多经典波技术的持续挑战。在许多情况下，这些目标嵌入在缺乏任何类型（几何或隐藏）对称性的复杂外壳内，例如复杂网络，建筑物或船只，其中多个干扰路径的超敏感性挑战了WFS协议的可行性。我们证明了一个新的和一般的WFS计划的成功，相干完美吸收（CPA）电磁协议的基础上，通过利用网络的耦合传输线与复杂的连接，强制执行的几何对称性的情况下。我们的平台允许通过磁场控制网络内部的局部损耗和违反时间反演对称性;从而建立CPA超越其最初的概念作为激光腔的时间反演，同时提供了一个机会，通过实施半经典工具更好地了解CPA的形成。
2020-08-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall nlin.CD
Dynamically encircling exceptional points in a waveguide: asymmetric mode switching from the breakdown of adiabaticity
具有损耗或增益的物理系统的特征是谐振模式随时间呈指数衰减或增长。每当两个这样的模式在它们的共振频率和它们的衰减或增长率上合并时，就会出现所谓的“例外点”，最近据报道，围绕这个点出现了许多有趣的现象。特别有趣的行为被预测出现时，包围一个特殊的点足够慢，像一个状态翻转或几何相位的积累。致力于这个问题的实验已经可以成功地探索例外点的拓扑结构，但一个完整的动力学包围和绝热性的崩溃不可避免地与它相关的任何测量仍然遥不可及。在这里，我们证明了一个动态的包围一个特殊的点可以映射到散射通过一个双模波导的问题，这使我们第一次访问难以捉摸的效果发生在这种情况下。具体来说，我们提出了实验结果从波导结构，引导传入波在传输过程中的一个例外点周围。以这种方式，引起模式转换，使得该器件非常适合作为不同波导模式之间的鲁棒和非对称开关。我们的工作开辟了新的和令人兴奋的途径，探索特殊的点物理在基础研究和实际应用之间的十字路口。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of the exceptional point in cavity magnon-polaritons
磁振子极化激元是由磁振子和光子之间的强耦合产生的混合轻物质准粒子。它们已成为实现量子换能器和存储器的潜在候选者。由于光子和磁振子的阻尼，极化激元的寿命有限。然而，稳定的磁振子极化激元态可以通过泵浦和损耗之间的动态平衡来达到，因此本征非平衡系统可以用非厄米哈密顿量来描述。在这里，我们设计了一个可调谐腔量子电动力学系统与一个小的铁磁球在微波腔和工程的光子和磁振子的耗散，以创建腔磁振子极化激元具有非厄米谱简并。通过调节磁振子-光子耦合强度，我们观察到了极化激子相干完全吸收，并证明了在例外点处的相变。我们的实验为研究腔磁振子极化激元的非厄米物理提供了一个新的宏观量子平台。
2017-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
