Pulsed light beams in vacuum with superluminal and negative group velocities
M. A. Porras, I. Gonzalo, A. Mondello
古伊相位的横向限制脉冲可以在真空中产生强烈的反常色散，导致高度超光速和负群速度。因此，聚焦脉冲在会聚到焦点之前可以发散到焦点之外。
Gouy's phase of transversally limited pulses can create a strong anomalous dispersion in vacuum leading to highly superluminal and negative group velocities. As a consequence, a focusing pulse can diverge beyond the focus before converging into it. A simple experiment is proposed.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Measurement of superluminal phase and group velocities of Bessel beams in free space
我们报告的相位和群速度的光学贝塞尔光束的干涉为基础的测量，在非衍射区提供其超光速字符的确认。在自由空间中分别用连续波激光和飞秒脉冲测量相速度和群速度。贝塞尔光束是用一个圆锥镜产生的。
Against Dogma: On Superluminal Propagation in Classical Electromagnetism
相对论禁止超光速传播，这是一个根深蒂固的教条。在某些情况下，经典电磁场通过电介质以超光速群速度和超光速相速度传播也是实验上确定的。但通常认为，这些超光速并不违反相对论的禁令。在这里，我在Geroch（1996，2011）最近开发并由Earman（2014）详细阐述的理解超光速传播的框架内分析了电介质中的电磁场。我将论证，对于某些参数值，电磁场确实在Geroch-Earman意义上以超光速传播。
Superluminal Behaviors of Modified Bessel Waves
电磁波传播实验为超光速现象提供了大量的实验证据，结果表明相位时间确实描述了势垒穿越时间。基于外推相时方法和数值计算方法，我们证明了与实宗量的普通贝塞尔波相反，修正贝塞尔波的群速度是超光速的，并得到如下结果：1）群速度随传播距离的增加而增加，这与倏逝平面波的情况相似; 2）在波数较大时，群速度随波数的增加而减小，这与倏逝平面波的情况相似; 3）在波数较小时，群速度随波数的增加而增大，这与倏逝平面波的情况不同。
Subluminal and superluminal velocities of free-space photons
研究自由空间电磁波包的直线传播，发现局域化波包具有亚光速群速和超光速相速，其乘积等于光速平方，揭示了光子波函数的量子描述细节。
The meaning of group delay in barrier tunneling: A re-examination of superluminal group velocities
我们证明了隧穿过程中的群延迟不是穿越时间，而是通过势垒两端逃逸的存储能量或存储概率的寿命。因为它是一个与前向（透射）和后向（反射）通量相关联的寿命，所以在波包主要被反射的情况下，它不能用来定义前向传输的群速度。对于光子隧穿势垒，群延迟与驻留时间相同，驻留时间也是具有反射和透射分量的整个波函数的性质。重新解释了势垒隧穿中超光速群速度的理论预言和实验报道。
Reexamination of energy flow velocities of non-diffracting localized waves
本文建立了自由空间中标量和矢量传播不变时空定域超光速和亚光速电磁波沿传播方向的局域能量输运速度与群速度之间的普遍关系。在特定的限制下，这种关系对于物理上可实现的几乎传播不变的时空限制的亚光速和超光速电磁场是非常有效的。在这两种情况下，虽然群速度可能是超光速或亚光速，但普适关系与能量输运速度的上限是c（真空中的光速）的公认结果一致。
Stimulated generation of superluminal light pulses via four-wave mixing
我们报告的四波混合的超光速脉冲，其中注入和产生的脉冲参与的过程中传播负群速度。产生的脉冲具有高达$v_{g}=-1/880c$的负群速度，对应于产生的脉冲的峰值离开1.7\，cm长的介质$\approx50$ \，ns早于如果它在真空中以光速传播，$c$。我们还表明，在某些情况下，种子脉冲可以传播的群速度大于$c$，和产生的共轭脉冲峰可能退出介质甚至比放大种子脉冲峰。我们可以通过改变种子光的失谐量和种子光的输入功率来控制两个脉冲的群速度。
Superluminal Correlations in Ensembles of Optical Phase Singularities
研究通过超快电子显微镜观测光学相奇点集合的超光速动态，揭示其在相空间中的关联特性，推动拓扑缺陷动态研究。
Steering laser-produced THz radiation in air with superluminal ionization fronts
研究利用飞行聚焦技术控制空气中激光产生的THz辐射方向，实现大角度及后向发射，为远程THz光谱学提供新途径。
Superluminal k-gap solitons in nonlinear photonic time-crystals
本文提出非线性光子时间晶体中动量间隙内的超光速孤子，其源于无限群速度模式，并通过截断种子验证其超光速传播不违反爱因斯坦因果性。
Low-loss directional cloaks without superluminal velocity or magnetic response
使一个光学上大的（直径上有许多波长）物体看起来不可见的可能性是最近许多研究的主题。大型（相对于波长）物体的精确不可见性场景涉及具有超光速相速度（折射率小于1）和/或磁响应的（Meta）材料。我们介绍了一种新的近似适用于某些设备的几何形状的程函限制：分段均匀缩放的折射率。这种变换保留了射线轨迹，但导致均匀的相位延迟。我们将展示如何利用相位延迟来实现有限的（方向和波长相关的）形式的不可见性，不需要损失缠身（Meta）材料与超光速相速度。
Dynamic Pattern of Finite-Pulsed Beams inside One-dimensional Photonic Band Gap Materials
从理论上研究了二维电磁脉冲通过一维光子晶体的动力学行为。采用坡印廷矢量上的时间期望积分作为到达时间[Phys. Rev. Lett. 84，2370，（2000）]，我们证明了电磁脉冲的超光速隧穿过程是净向前坡印廷矢量通过1DPC的传播，哈特曼效应是由于到达时间的饱和效应由于前向场和后向场的干扰效应，（从各层界面）发生在1DPC之前的区域和1DPC的前部。
Explanation of Superluminal Phenomena Based on Wave-Particle Duality and Proposed Optical Experiments
基于光子波粒二象性解释超光速现象，指出超光速仅发生在相干长度内且不违反因果律，并提议光学实验验证。
Optical Tachyons in Parametric Amplifiers: How Fast Can Quantum Information Travel?
我们表明，光学快子色散对应于超光速（比光快）群速度的参数放大介质的特点。有限介质中的参量放大的开启，随后是谱窄探测波包的照射，可以产生瞬态超声波包。在光学相位共轭器的稳定（亚阈值）操作制度中，可以发射具有超光超前峰值的探测脉冲，而共轭反射总是亚光的。在不稳定的（阈值以上）制度，超光速响应发生在反射和透射，在时间之前的指数增长的发病，由于不稳定性。值得注意的是，由探测脉冲或共轭脉冲传输的量子信息，尽管是因果性的，但仅限于与超光速相对应的时间。四波混频，受激拉曼散射和参数下转换这些现象进行了明确的分析。
Space-time refraction of space-time wave packets
本文提出了一种时空折射理论，用于控制具有超光速群速度的结构化波在动态介质中的传播特性。
Quasi-solitons and stable superluminal opto-acoustic pulses in Brillouin scattering
研究受激Brillouin散射支持的类孤子波演化，发现共振与非共振孤波特性，后者脉冲速度可由输入场调节，并探讨其激发与观测条件。
Demonstration of images with negative group velocities
我们报告的实验演示的超光速传播的多空间模式的图像通过四波混频在热原子蒸汽，其中所有的空间子区域传播负群速度。我们研究了快光图像的空间模式特性和时间整形，并显示了高达64%的输入脉冲宽度的大的相对脉冲峰值提前。时间整形的程度被量化，并且随着相对脉冲峰值前进的增加而增加。当针对图像质量或脉冲推进进行优化时，当在整个图像上进行时间积分时，分别展示了高达$v_{g}=-\frac{c}{880}$和$v_{g}=-\frac{c}{2180}$的负群速度。目前的结果是适用于时间掩蔽设备，需要强大的操纵的色散关系，其中可以设想时间掩蔽不同的持续时间的图像的各个空间区域。此外，类似于本实验的四波混频过程中所涉及的模式已被证明表现出量子相关和纠缠。这里提出的结果提供了洞察如何定制这些量子关联和纠缠的行为在超光速制度的实验测试。
Negative superluminal velocity and violation of Kramers-Kronig relations in "causal" optical setups
我们研究非分析性（例如，零点和极点）的折射率$n(ω)$和群折射率$n_g(ω)$。我们首先证明：虽然洛伦兹电介质在复频率平面（CFP）的上半部分没有非解析性，但其群指数--决定脉冲中心传播--违反了Kramers-Kronig关系（KKRs）。因此，我们将非解析性分为（a）一阶（折射率或反射）和（b）二阶（群折射率或群延迟）。后者包含前者的衍生物。然后，我们研究了负超光速和CFP上半部分非解析性的存在之间的可能联系。我们表明，在CFP的上半部分的非解析性的存在下（a）的一阶响应和（b）的二阶响应分别伴随着负（a）相速度和（b）群速度的出现。我们还区分了两种超光度，$v>c$和$v<0$，其中我们表明，第二种（$v<0$）出现与KKR的破坏。
Spatial and temporal characterization of a Bessel beam produced using a conical mirror
实验分析了用圆锥镜产生的贝塞尔光束，特别注意其超光速和无衍射特性。我们的空间特征的光束在径向和轴上的尺寸，并验证了中心峰不传播超过73厘米的传播距离。此外，我们还测量了光束在自由空间中的超光速相速度和群速度。空间和时间的测量结果与理论预测吻合良好。
Non-invariance of the speed of light in free-space
平面单色波在真空中以速度c传播。然而，在空间和时间上有限的波包被用于传输能量和信息。在这里，它已被证明基于波的方法，轴上的部分的脉冲光束在自由空间中传播以可变的速度，表现出在靠近源的区域中的亚光速和超光速的行为，和他们的速度接近的值c与距离。虽然脉冲可以在比真空中的光速更快的小距离上行进，但是通过脉冲在距离z>> ld（ld是瑞利衍射范围）和z> ct（t是脉冲宽度）处的到达时间估计的平均轴上速度小于c。总脉冲束以恒定的亚光速传播通过整个距离。研究了真空非傍轴传输中辐射空间分布和脉冲时间形状的相互影响。研究发现，入射光束宽度的减小和脉冲中心波长的增大导致波包的传播速度变小。结果表明，贝塞尔-高斯和拉盖尔-高斯脉冲光束的速度随着轨道角动量的增加而减小。所得结果与自由空间中的亚光速和超光速测量结果符合得很好。
Reexamination of group velocities of structured light pulses
近年来，关于拉盖尔-高斯和贝塞尔脉冲光束在自由空间传输的理论和实验研究相继发表，但对这类脉冲的群速度却得出了相互矛盾和有争议的结论。根据测量方案的不同，群速度可以被定义为不同的。我们分析了不同版本的群速度是如何与输入（源）和输出（检测）平面之间的脉冲的可测量的旅行时间（飞行时间）相关的。分析是测试的理论模型-贝塞尔-高斯脉冲的传播路径表现出的亚光速和超光速区域。从解决文献中的矛盾，我们的主要结论是，不同版本的群速度是适当的，这取决于光束是否是空心的，以及脉冲是如何记录在输出平面-整体或空间分辨率。
The consequences of non-differentiable angular dispersion in optics: Tilted pulse fronts versus space-time wave packets
传统的衍射和色散装置将角色散（AD）引入脉冲光场中，从而产生所谓的“倾斜脉冲波前”。自然地，总是假设与AD相关联的波长相关的传播角的函数形式相对于波长是可微的。时空波包-脉冲光束，其中的空间和时间的自由度是不可分割地交织在一起-的研究中的最新进展指出存在不可微AD：场配置中的传播角不具有在某些波长的导数。在这里，我们调查的后果引入不可微AD到脉冲场，并表明它是实现群速度偏离$c$（在真空中的光的速度）沿传播轴在自由空间中所需的关键成分。相比之下，在轴上的相速度和群速度总是相等的常规方案。此外，我们表明，不可微AD是需要实现异常或正常的群速度色散沿传播轴，同时抑制所有高阶色散项。这些和其他几个后果的不可微AD的实验验证使用脉冲束整形器能够引入AD与任意光谱轮廓。不可微AD不是一种奇特的现象，而是一种可访问的，鲁棒的和通用的资源，用于雕刻脉冲光场。
Do single photons tunnel faster than light?
在20世纪90年代早期进行的实验产生了一个令人惊讶的结果：单个光子以比真空光速更快的群速度穿过光子隧道势垒。随后的经典脉冲实验也揭示了明显的超光速群速度以及随势垒长度饱和的隧穿时间，这种现象被称为哈特曼效应。在本文中，我们表明，测量的延迟实际上是腔的寿命，而不是渡越时间。这种解释解决了哈特曼悖论，并表明隧道并不像人们普遍认为的那样是超光速的。
Dispersive properties of quasi-phase-matched optical parametric amplifiers
在无泵浦光耗尽极限下，对具有任意光栅轮廓的准相位匹配（QPM）非线性二次型晶体的非简并光参量放大的色散特性进行了理论研究。放大器的频谱群延迟曲线被证明是由它的频谱功率增益曲线通过希尔伯特变换确定的。这样的约束具有重要的意义上的光谱窄的光脉冲通过放大器的传播。特别是，它示出异常的渡越时间，对应于超光速甚至负群速度，是可能的光谱增益曲线的局部极小值附近。建议使用QPM铌酸锂晶体的这种效果的一个可能的实验观察。
Wavefront shaping of terahertz radiation using two-color flying-focus pulses with time-dependent focal velocities
该研究提出利用时变焦速的双色飞焦脉冲，通过控制强度峰值与电离前沿的非均匀运动，实现THz辐射的波前整形，可产生适合收集聚焦的抛物面波前THz辐射。
Photon trajectories, anomalous velocities, and weak measurements: A classical interpretation
最近，Kocsis等人报道了在双缝干涉实验中观察到“单光子的平均轨迹”[Science 332，1170（2011）]。这是可能的，通过使用量子弱测量方法，这意味着对许多事件进行平均，即，实际上，这是经典线性光学多光子极限。我们给出了一个经典光学解释这个实验和其他相关问题。Kocsis等人对光子局域动量的弱测量似乎代表了光场中坡印廷矢量的测量。我们认为当地的动量的实部和虚部，并表明，他们的测量已经实现了在经典光学使用小探针粒子。我们还研究了当地的动量的“异常”值的外观：无论是负（回流）或超过波数（超光速传播）。这些特征似乎与涡旋和倏逝波密切相关。最后，我们回顾了一些老的作品，并找到光子轨迹的例子，并在各种光学实验中的动量测量。
Localized Waves: A scientific and historical introduction
在本文的第一部分（主要是一个检讨），我们提出了一般和正式（简单）介绍普通高斯波和贝塞尔波，明确分离的情况下，从脉冲的情况下的光束;最后，一个类似的介绍介绍了局域波（LW），脉冲或光束。我们总是强调非常不同的特性的高斯相对于贝塞尔波和LWS，显示了众多的和重要的属性，后者w.r.t.前者：可以应用于波动方程起重要作用的所有领域的性质（如电磁学、光学、声学、地震学、微物理学、引力、基本粒子物理学等）。在本文的第二部分（即附录）中，我们首先回顾了在七十年代和八十年代，狭义相对论（SR）的几何方法是如何预测的-在下面指定的意义上-最有趣的LW的存在，即，X形脉冲的频率最后，针对X形波具有超光速群速度的情况，（正如本文第一部分所仔细讨论的那样），我们简要地提到了超光速运动似乎出现的物理学的各个实验部门：特别是，鸟瞰图提出的实验，直到现在进行的倏逝波（和/或隧穿光子），并与波动方程的“局部超光速解”。
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