Maxwell Optics：II。一种精确的形式主义

半导体中的共振调制不稳定性和自诱导传输效应：Maxwell-Bloch形式

Resonant modulational instability and self-induced transmission effects in semiconductors: Maxwell-Bloch formalism

利用宏观J模型[Th. Oestreich和A. Knorr，Phys.Rev.B48，17811（1993）;同上，50，5717（1994）]基于微观半导体Bloch方程。这些非线性特性导致大增益长光脉冲的调制不稳定性，并引起短光脉冲在半导体中的自诱导传输。通过一个例子，后者研究效果的有效性所使用的宏观模型被证明和一个很好的协议被发现与现有的理论和实验结果。

均匀化方法在有源介电复合材料中的应用

On the application of homogenization formalisms to active dielectric composite materials

应用Maxwell Garnett和Bruggeman公式估计有源介质复合材料的有效介电常数并矢。均匀化复合材料（HCMs）的活性性质来自于其中一种组分材料，其采取InAs/GaAs量子点的形式。假设组分材料的介电常数的实部具有相同的符号，麦克斯韦加内特和布鲁格曼形式主义给出了物理上合理的HCM介电常数并矢的估计，这些估计非常一致。然而，如果组分材料的折射率的实部具有不同的符号，则Bruggeman和Maxwell Garnett估计之间存在实质性差异。此外，这些差异变得巨大-与布鲁格曼估计是物理上难以置信的-作为组成材料的折射率的虚部趋于零。

量子光学短程修正的普适性

Universality of Short Distance Corrections to Quantum Optics

由于量子光学现象是建立在麦克斯韦方程基础上的，而近距离量子光学现象的研究也越来越重要，因此利用近距离修正的麦克斯韦方程来分析量子光学现象就显得尤为重要。Maxwell作用量可以从量子电动力学的有效场论框架中得到，因此Maxwell作用量的首阶短程修正也可以从同一有效场论的导数展开中得到。这种短程修正对所有的量子光学系统都是普遍的，它将影响所有的短程量子光学现象。在本文中，我们将分析这种修正的形式，并证明量子光学的标准形式主义仍然可以使用（适当的修改），从这个短距离修正麦克斯韦的行动来分析量子光学现象。

麦克斯韦光学辛哈密顿量

Maxwell's Optics Symplectic Hamiltonian

哈密顿形式对力学问题是非常简洁和方便的。然而，将它应用于经典场论是一个困难的任务。事实上，你可以在超正则拉格朗日量的情况下，在拉格朗日量和哈密顿量之间设置一对一的对应关系。在规范不变的场论中，不可能做同样的事情。在不规则拉格朗日的情况下，狄拉克哈密顿形式主义与约束通常被使用，这导致了一些一定的困难。本文提出了一个重新制定的问题的情况下，一个领域没有来源。这允许使用辛哈密顿形式主义。作者将在将来使用所提出的形式主义来证明变换光学中的矢量束（哈密顿束）方法。

光半导体器件自发发射的量子Maxwell-Bloch方程

Quantum Maxwell-Bloch equations for spontaneous emission in optical semiconductor devices

考虑量子噪声效应引起的自发发射和放大的自发发射，提出了空间非均匀光半导体器件的量子Maxwell-Bloch方程。从量子分子束外延理论出发，给出了宽面积量子阱激光器中自发发射因子β和放大后的自发发射远场图的解析表达式。

麦克斯韦方程与德布罗意-玻姆理论在二维光学微腔中的形式等价性

Formal equivalence between Maxwell equations and the de Broglie-Bohm theory for two-dimensional optical microcavities

研究探讨了麦克斯韦方程与德布罗意-玻姆理论在二维光学微腔中的形式等价性，并分析了其对微 photonics 的影响。

单原子单光子鱼接目镜中的量子光学

Quantum Optics in Maxwell's Fish Eye Lens with Single Atoms and Photons

在单光子单原子水平上研究了麦克斯韦二维鱼接目镜的量子光学性质。我们发现，这样的系统有效地介导原子量子比特之间的无限范围偶极-偶极相互作用，这可以用来纠缠多对遥远的量子比特。我们发现，两个原子之间的光子交换率，这是从腔共振失谐，很好地描述了一个模型，其中的光子被聚焦到衍射限制区吸收期间。我们考虑了损耗对系统的影响，并通过偶极-偶极相互作用研究了纠缠操作的保真度。我们推导出我们的结果解析使用微扰理论和Born-Markov近似，然后通过数值模拟证实其有效性。我们还讨论了如何二维麦克斯韦鱼接目镜可以实现实验上使用变换等离子体光学。

耦合的埃克塞特-麦克斯韦-保利-科恩-沙姆方程的实时解：基本原理、实现和纳米光学应用

Real-time solutions of coupled Ehrenfest-Maxwell-Pauli-Kohn-Sham equations: fundamentals, implementation, and nano-optical applications

我们提出了非相对论量子电动力学中耦合光子、电子和有效原子核的密度泛函方法的理论基础和实现细节。的形式主义的出发点是一个推广的Pauli-Fierz场论，我们建立了一个一对一的对应外部字段和内部变量。基于这种对应关系，我们引入了一个Kohn-Sham结构，它为从头算光物质相互作用提供了一个计算上可行的方法。在有效核的平均场极限下，形式主义简化为耦合的Escherifest-Maxwell-Pauli-Kohn-Sham方程。我们提出了一种实现的方法在实时空间的实时代码八达通。为了实现，我们使用经典电动力学的Riemann-Silberstein公式，并以薛定谔形式重写麦克斯韦方程组。这使我们能够使用现有的时间演化算法开发的量子力学系统也为麦克斯韦方程组。总的来说，我们的方法非常适合应用于纳米光学，纳米等离子体，（光）电催化，二维材料中的光物质耦合，激光脉冲携带轨道角动量的情况，或光腔中的光定制化学反应，仅举几例。

电磁学和其他经典波的薛定谔形式-如何使量子波类比严格

The Schrödinger Formalism of Electromagnetism and Other Classical Waves --- How to Make Quantum-Wave Analogies Rigorous

本文系统地发展了薛定谔形式主义，也适用于回转介质中的材料重量$W = \left ( \begin{smallmatrix} \varepsilon & χχ^* & μ\end{smallmatrix} \right ) \neq \overline{W}$是复杂的。这是一个非平凡的延伸薛定谔形式主义的非回转介质（其中$W = \overline{W}$），已被称为至少自20世纪60年代。这里，麦克斯韦方程被改写为$\mathrm{i} \partial_t Ψ= M Ψ$的形式，其中自伴（厄米）麦克斯韦算子$M = W^{-1} \, \mathrm{Rot} \, \big |_{ω\geq 0} = M^*$代替哈密顿算子，并且$Ψ$是表示物理场$(\mathbf{E},\mathbf{H}) = 2 \mathrm{Re} \, Ψ$的复波。将麦克斯韦方程写成薛定谔形式，使我们能够使用最初为量子力学开发的丰富工具箱，并使我们能够将它们应用于经典波。为了显示它的效用，我们解释了如何确定守恒量在这种形式主义。此外，我们还概述了如何将我们的想法扩展到其他经典波。

任意质量、自旋和旋度全息的格林函数形式

Green's Function Formalism of Holography with Arbitrary Mass, Spin, and Dimensionality

在这项工作中，我们提出了一个数学描述如何可以产生和读取薄全息图。我们使用不同种类的波，如标量、矢量（电磁场、麦克斯韦-普罗卡场、声波等）。对于全息图的读取，我们使用格林函数形式主义。借助计算机模拟，我们调查的最简单的情况下，由这个程序创建的像差：二维标量波的情况。

包含具有取向分布的球体和截球体的颗粒复合材料的电磁均匀化

Electromagnetic homogenization of particulate composite materials comprising spheroids and truncated spheroids with orientational distribution

本研究开发Bruggeman与Maxwell Garnett均匀化形式的实现方案，探究含取向分布球体及截球体颗粒的复合材料介电各向异性与取向分布标准差的关系，对比两种形式的预测差异。

粒子束流光学的量子力学形式

Quantum mechanical formalism of particle beam optics

本文评述了构造任意粒子的量子束流光学形式的一般步骤。本文从狄拉克方程出发，从{ \em ab initio}出发，给出了自旋1/2粒子束流光学的量子形式。作为应用的例子，讨论了正磁四极透镜的情况。在经典极限下，量子形式导致经典粒子束流光学的著名的李代数形式。

Maxwell-Bloch modeling of an x-ray pulse amplification in a 1D photonic crystal

We present an implementation of the Maxwell-Bloch (MB) formalism for the study of x-ray emission dynamics from periodic multilayer materials whether they are artificial or natural. The treatment is based on a direct Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) solution of Maxwell equations combined with Bloch equations incorporating a random spontaneous emission noise. Besides periodicity of the material, the treatment distinguishes between two kinds of layers, those being active (or resonant) and those being off-resonance. The numerical model is applied to the problem of $Kα$ emission in multilayer m…

对称性在光子晶体理论中的作用

On the Role of Symmetries in the Theory of Photonic Crystals

讨论了对称性在光子晶体中的作用，并根据Cartan-Altland-Zirnbauer方案对它们进行了分类。特别重要的是复杂的共轭C和时间反演T，但我们也确定其他重要的对称性。借用拓扑绝缘体分类理论的术语，我们证明了C是粒子-空穴型对称而不是时间反演对称，如果考虑一阶形式的麦克斯韦算符，其中动力学麦克斯韦方程组可以重写为薛定谔方程;实现物理时间反演的对称是手征型对称。通过对能带结构的分析，我们证明了为什么一阶形式主义似乎比二阶形式主义更有优势。此外，基于薛定谔形式主义，我们引入了一类有效的（紧束缚）模型称为Maxwell-Harper算子。文末还对旋光晶体中粒子-空穴型对称性破缺问题作了一些讨论。

完美光孤子：麦克斯韦方程精确解空间Kerr孤子

Perfect Optical Solitons: Spatial Kerr Solitons as Exact Solutions of Maxwell's Equations

我们证明了通常在傍轴近似下的非线性Schroedinger方程的框架中得到的空间Kerr孤子可以作为Maxwell方程的精确解的广义形式。特别是，他们被证明存在，无论是在明亮和黑暗的版本，作为线性偏振完全可积的一维孤子，并减少到标准的傍轴形式的限制小强度。在二维情况下，它们表现为方位偏振圆对称暗孤子。一维和二维暗孤子都表现出一个特征签名，即它们的渐近强度不能超过一个阈值，对应于该阈值，它们的宽度达到一个最小的亚波长值。

利用麦克斯韦方程组的形式不变坐标变换设计电磁隐身衣和集中器

Design of Electromagnetic Cloaks and Concentrators Using Form-Invariant Coordinate Transformations of Maxwell's Equations

应用麦克斯韦方程组的形状不变的空间坐标变换的技术可以促进具有独特的电磁或光学功能的结构的设计。在这里，我们说明了在一个正方形的电磁斗篷和一个全向电磁场集中器的设计中的变换光学方法。的转换方程描述和设备的功能是数值确认的二维有限元模拟。提出的两种设备表明，变换光学方法导致复杂的，各向异性和不均匀的材料具有良好的定向和独特的电磁行为的规范。

麦克斯韦-密度矩阵朗之万方法下动态光电器件模拟中的涨落建模

Modeling of Fluctuations in Dynamical Optoelectronic Device Simulations within a Maxwell-Density Matrix Langevin Approach

本研究提出含c数随机噪声项的全波麦克斯韦-密度矩阵模拟工具，结合Lindblad方程与麦克斯韦方程组，用量子朗之万理论处理涨落，用于主动光子器件的噪声特性模拟，相关实现已在mbsolve框架中公开。

多模波导交叉变换光学的Polyvinyl Maxwell鱼眼透镜

Polygonal Maxwell's fisheye lens via transformation optics as multimode waveguide crossing

多模波导交叉是新型模分复用系统的关键部件。MDM系统中多模波导路由的挑战之一是减少波导交叉的模间串扰和模泄漏。在这项工作中，我们提出了三个和四个波导的交叉多边形麦克斯韦鱼眼透镜的基础上，通过变换光学。所设计的透镜是通过将其折射率映射到引导硅层的厚度来实现的。三维时域有限差分仿真被用来评估所提出的$3\times3$和$4\times4$交叉的性能。$3\times3$和$4\times4$波导星形交叉的覆盖区分别为$18.6\times18.6$和$27.5\times27.5$ $μm^2$。对于两个波导交叉，输出端口中的模间串扰低于-22dB，而对于TE 0、TE 1和TE 2模式，到其他端口的串扰低于-37dB。在415 nm的带宽内，这些模式的插入损耗均小于0.5dB，覆盖了整个光通信波段。

几何化Maxwell理论中的透镜计算算法

Algorithm for Lens Calculations in the Geometrized Maxwell Theory

目前，光学中的几何方法常被用来根据光线的传播路径求出介质参数，因为在这种情况下，这是一个直接的问题。然而，在几何光学框架下的反问题却很少受到重视。这项工作的目的是证明工作的几何方法来解决的问题，找到的电磁辐射的传播路径依赖于环境参数的光学框架中提出的算法。利用微分几何方法构造了各向同性和各向异性介质的有效度量。对于有效的度量空间，射线轨迹以测地线曲线的形式获得。所介绍的算法适用于众所周知的对象-麦克斯韦和Luneburg透镜。证明了经典方法和几何方法所得结果的相似性。

非线性介质的光散射，I：从麦克斯韦方程组到数值易解方程组

Optical scattering by a nonlinear medium, I: from Maxwell's equations to numerically tractable equations

提出了一种求解非线性介质对电磁波散射的传播方程组的新方法。目的是让效果自发地出现，尽可能地删除现象学的想法。通过这种方式，我们获得了编码几种非线性效应的传播方程系统。一旦获得这些系统，表征介质对电磁扰动的响应的张量的数值就为不同的影响赋予权重。这一目标在本研究中部分达到，特别是在治疗谐波产生。为此，我们从麦克斯韦方程开始，并严格给出所有需要获得方程系统，可以解决的假设，至少从数值的角度来看。最后，一个对称的磁化率张量，确保从电磁的角度来看，一个介质是无损的工作。

MaxwellNet：基于麦克斯韦方程组的物理驱动深度神经网络训练

MaxwellNet: Physics-driven deep neural network training based on Maxwell's equations

本文提出 MaxwellNet，以麦克斯韦方程组残差作为物理驱动损失函数训练深度神经网络，无需传统电磁求解器即可快速准确求解电场，并成功应用于多种非球面微透镜的同时求解和微透镜逆向设计。

光刻制造的放大麦克斯韦鱼眼透镜

Lithographically fabricated magnifying Maxwell fisheye lenses

最近提出的基于变换光学的放大麦克斯韦鱼眼透镜，这是由两个不同半径的半透镜，已被制作和表征。透镜的作用是基于控制的偏振相关的有效折射率在光刻形成的锥形波导。我们研究了透镜的波长和偏振依赖性能。

Deep learning to accelerate Maxwell's equations for inverse design of dielectric metasurfaces

The inverse design of optical metasurfaces is a rapidly emerging field that has already shown great promise in miniaturizing conventional optics as well as developing completely new optical functionalities. Such a design process relies on many forward simulations of a device's optical response in order to optimize its performance. We present a data-driven forward simulation framework for the inverse design of metasurfaces that is more accurate than methods based on the local phase approximation, a factor of $10^4$ times faster and requires $15$ times less memory than mesh based solvers, and is…