Fusion Between Frozen-Wave-Type Beams and Airy-Type Pulses: Diffraction-Dispersion-Attenuation Resistant Vortex Pulses in Absorbing Media
在本文中，我们执行两个重要的理论方法之间的融合，一个与冻结波光束，这是无衍射光束的纵向强度模式可以选择一个先验的介质（吸收或不），和其他相关的Airy型脉冲，这是耐色散材料中的色散效应的脉冲。因此，出现了一种新的方法，能够提供抗三种伴随效应的涡流脉冲，即：衍射、色散和衰减;同时，波强度沿其传播轴的空间变化可以随意设计。这种新方法可以看作是局域波理论在近轴区域的推广，新的脉冲在光通信、非线性光学、微操作等领域有着潜在的应用前景。
2018-09-24 physics.optics
Compact photonic-crystal superabsorbers from strongly absorbing media
我们提出了一种接近完美的吸收紧凑的光子晶体（PC）的结构构造的强吸收介质，通常是高反射的散装形式。我们的分析表明，在这样的PC超吸收器的关键潜在机制是存在的PC带边反射的条件。虽然后者在光子晶体中是默认不典型的，但我们在这里提出了一个明确的配方，说明如何通过调整一维有耗PC结构的结构特性来满足这种条件。在此基础上，我们构建了一个可实现的三层SiC-BaF_2-SiC PC在SiC的Reststrahlen带内工作。我们在总厚度小于λ/3的原型中展示了近乎完美的吸收，其中超过90%的入射光被厚度为λ/1100的顶部深亚波长层吸收。我们相信，我们的研究将激发新的光子晶体为基础的设计极端吸收利用整个电磁波谱。
2020-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hidden Black: Coherent Enhancement of Absorption in Strongly-scattering Media
我们表明，弱吸收，强散射（白色）介质可以非常强烈地吸收在其强散射带宽内的任何频率，通过优化输入电磁场。对于均匀吸收，随机矩阵理论的结果表明，介质的反射率可以被抑制一个因子~（l_a/lN^2），其中N是入射通道数，l，l_a分别是弹性和吸收平均自由程。因此，可以将吸收率从百分之几增加到> 99%。对于埋在非吸收散射介质中的局部弱吸收体，我们发现了一个大的但有界的增强。
2011-10-12 physics.optics
Transmission channels for light in absorbing random media: from diffusive to ballistic-like transport
虽然光的吸收在自然界和应用中无处不在，但问题仍然是吸收如何改变随机介质中的传输通道。数值研究了光吸收对二维无序波导中最大透射通道和最小反射通道的影响。在弱吸收区，当系统长度小于扩散吸收长度时，最大透射通道由扩散输运主导，并且它相当于最小反射通道。它的频率带宽由潜在的准模宽度决定。然而，当吸收较强时，光在最大透射通道中的输运经历急剧转变，成为弹道式输运。它的频率带宽随着吸收而增加，并且精确的缩放随着样品的实现而变化。最小反射通道变得不同于最大透射通道，并且变得由吸收主导。与直觉相反，我们在一些样品中观察到最小反射本征值随吸收而增加。我们的结果表明，强吸收将随机介质中的开放通道从扩散型转变为弹道型。
2014-01-22 physics.optics
Radioplasmonics: design of plasmonic milli-particles in air and absorbing media for antenna communication and human-body in-vivo applications
使用超材料制成的毫米粒子，在射频范围内表现得像金属，预测具有MHz-GHz能量的表面等离子体。在这项工作中，利用所谓的Radioplasmonics设计嵌入在不同的现实介质中的散射体，具有可调的吸收或散射特性。高品质的散射/吸收等离子体激元激发的基础上，通过几个简单的例子证明，有用的构建比传统的性能更好的天线。嵌入吸收介质（如盐溶液或生物组织）中的系统也被认为可以改善生物医学应用，并有助于在身体组织中提供实时体内监测工具。在这方面，任何可能的实施方式都是通过用全热模拟计算射频加热来批评的。作为放射性等离子体系统提供的多功能性的证明，等离子体“杂交”用于将近场增强到前所未有的值或调谐光谱中的共振，从而最小化加热效应。最后，一个可监测的药物输送在人体组织中的说明与一个假设的例子。这项研究具有显着的后果等离子体的概念在宏观尺度上。在Radioplasmonics中，由于考虑了具有基本几何形状的块状材料，因此简化了最近发展的通过复杂结构实现的“欺骗”等离子体激元的概念。
2021-02-05 physics.app-ph physics.optics
Kink-based mirrorless quasi-bistability in resonantly absorbing media
光学双稳态是光控制光的基本非线性现象，它为激光信息技术中大量应用的最终需求全光逻辑铺平了道路。光开关元件的理想特性是低功耗、开关速度和小尺寸。这两种最常见的设计是由外部反馈的存在或不存在所驱动的，从而产生各种可能的设置。其中，无反射镜架构似乎是有前途的是免费的笨重的镜子，谐振腔，光子晶体，在本文中，我们提出了一种新的方法来实现光学准双稳态的形成特定的非线性波形称为“扭结”。我们表明，一个薄层的相对稀释的谐振介质专门设计用于支持扭结可以作为一个平台，紧凑，超快，低功耗的光开关。这种新的物理机制不需要特定于由局部场校正和偶极-偶极相互作用驱动的其他无反馈器件的高密度共振粒子，并且增强了这种器件用于光学计算的整体实际相关性。
2019-09-18 physics.optics
Modification of light transmission channels by inhomogeneous absorption in random media
光学吸收是无所不在的，并且经常在空间中不均匀地分布。数值研究了高散射介质中非均匀吸收对光传输本征通道的影响。在弱吸收状态下，传输通道的空间分布保持与没有吸收的空间分布非常相似，并且非均匀吸收的效果可以比均匀吸收更强或更弱，这取决于局部吸收区域与通道的场强度最大值的空间重叠。在强吸收区，高传输通道将能量流重定向以绕过吸收区，从而使损耗最小化。无论吸收区的位置如何，非均匀吸收对高传输信道的衰减都低于均匀吸收对高传输信道的衰减。前者的透射特征值的统计分布变得比后者更宽，这是由于在高透射下尾部更长。由于最大透射通道在绕过吸收区方面是最有效的，因此其透射率与平均透射率的比率随着吸收而增加，最终超过没有吸收的比率。
2015-03-03 physics.optics
Optical vortex trapping and annihilation by means of nonlinear Bessel beams in nonlinearly absorbing media
在非线性克尔介质中，当多光子吸收显著时，高阶非线性贝塞尔光束（NBB）中心的拓扑电荷m的涡旋可以稳定存在，并且无休止地存在。我们表明，m-充电NBB不仅是稳定的，但自发地形成从任何其他n-充电NBB和N“外国”旋涡的总电荷s随机嵌套在束截面，如果n + s = m。所有嵌套的旋涡合并在中心的原始NBB，这经历了模式转换的NBB，保持拓扑电荷和向内指向的功率电流，维持无衍射和无衰减的传播介质中的非线性吸收。我们预见到不同的应用，如创建稳定的，多电荷的旋涡没有严格的对齐要求，但通过自发的旋涡组合，混合波或粒子的旋涡可以引导，快速湮灭的旋涡偶极子，和清洁斑点光束的大量湮灭的旋涡。
2018-07-21 nlin.PS physics.optics
Tailoring Instantaneous Time Mirrors for Time Reversal Focusing in Absorbing Media
波动方程的时间反演对称性允许波在源处重新聚焦。然而，这种对称性在有耗介质中不成立。我们提出了一种新的策略来补偿由于衰减引起的波幅损失。该策略利用瞬时时间镜（ITM），其通过介质属性的突然中断产生反向波。我们创建了一个异构的ITM，其中断是不平等的整个空间，以创建不同振幅的波。然后，时间反演的波可以处理不同的衰减路径，如通常在异构和有损环境中看到的。我们考虑一个环境中的生物组织和应用的战略，从腹部的二维数字人体模型。在前向波经历更高衰减的历史的地方引入更强的破坏，在其他地方引入更弱的破坏。计算机模拟表明，异构ITM是一种很有前途的技术，以提高时间反演重聚焦在异构，有损，色散空间。
2022-12-13 physics.class-ph physics.med-ph physics.optics
Light Focusing and Two-Dimensional Imaging Through Scattering Media using the Photoacoustic Transmission-Matrix with an Ultrasound Array
我们实现了光声传输矩阵的方法上的二维光声成像系统，使用15 MHz的线性超声阵列。使用一个黑色的叶子骨架作为一个复杂的吸收结构，我们证明了光声传输矩阵的方法可以揭示结构特征，是不可见的，在传统的光声图像，以及选择性地控制光聚焦在吸收目标，导致局部增强的光声信号。
2014-02-03 physics.optics
Role of Multiple Scattering in Single Particle Perturbations in Absorbing Random Media
由无序散射系统产生的散斑图案表现出对可用于传感应用的单个颗粒的添加的敏感性。使用耦合偶极模型，我们研究如何多重散射可以增强场扰动所产生的随机散射传感器。三个不同的家庭的多个散射路径的贡献和相应的复杂的增强因子。在复杂的平面上的单个增强因子的概率分布的特征在于数值范围内的表面等离子体极化激元散射中的吸收被证明发挥了重要作用。我们发现，增强变得更加强烈地依赖于个人散射体的属性时，吸收损失较大，然而，振幅增强$\sim 10^2$，低损耗表面等离子体激元相比，是通过传感器优化实现的。还发现了近似的解析表达式的复杂的平均增强，这与模拟时，环路的贡献可以忽略不计。
2021-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhancing the resolution of hyperlens by the compensation of losses without gain media
我们提出了一种提高文献中可用超透镜分辨率的方法。在这种方法中，我们结合了超透镜的操作与最近提出的等离子体激元注入方案的损失补偿的超材料。一个对象的图像，这是无法单独解析的超透镜，重建的最小特征尺寸的七分之一的自由空间波长。
2016-07-25 physics.optics
Refractive index measurements in absorbing media with white light spectral interferometry
本文利用白光光谱干涉法测量吸收性液体在400-1000纳米范围的折射率，通过两步过程（不同厚度样品）克服吸收影响，实现全光谱折射率测量。
2024-02-03 physics.app-ph physics.optics
Determination of Complex Refractive Index using Prism composed of Absorbing Medium
在两种透明介质之间的光折射中，斯涅耳定律描述了入射角和折射角之间的关系。折射率通常由斯涅耳定律使用通过棱镜的最小偏离角确定。部分吸收光的介质具有复介电常数（或磁导率），并且其折射率具有虚部。由于虚部的存在，斯涅耳定律不适用于光吸收介质。因此，需要其他方法来确定光吸收介质中折射率的复值。本文给出了光通过由吸光介质构成的棱镜时麦克斯韦方程组的精确解。从而确定了光路。数值计算了光吸收介质和透明介质的光程差。在透明介质的理想反射区附近，这种差异很大。我们找到了两种利用光路确定复折射率的方法，这两种方法都详细分析了在两个特定入射角下的解。两个入射角对应的偏角决定了棱镜折射率的复值。所得到的折射率与棱镜的顶角无关。
2022-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Generalized 4 $\times$ 4 Matrix Formalism for Light Propagation in Anisotropic Stratified Media: Study of Surface Phonon Polaritons in Polar Dielectric Heterostructures
本文提出了一种广义的4 $\times$ 4矩阵形式来描述光在双折射分层介质中的传播。与以前的工作相比，我们的算法能够处理任意各向异性或各向同性，吸收或非吸收材料，是免费的不连续的解决方案。我们计算的反射和透射系数，并推导出方程的电场分布的任何数量的层。该算法是容易理解的，并且可以直接在计算机程序中实现。为了证明该方法的能力，我们计算的反射率，电场分布，和色散曲线的表面声子极化激元激发在奥托几何选定的模型系统，在那里我们观察到几个不同的现象，从临界耦合模式分裂，和表面声子极化激元在双曲介质。
2017-07-03 physics.optics
Bringing the 'perfect lens' into focus by near-perfect compensation of losses without gain media
本文研究了一种具有实用价值的非理想Pendry负折射率平板透镜的光学特性和成像性能。对透镜的光学特性进行了解析计算，并将计算结果用于进一步研究透镜和相应的成像系统。等离子体激元注入计划的损失补偿负折射率超材料应用到成像系统的结果，导致在一个完美的重建以前未解决的图像，演示子衍射极限分辨率。
2016-07-25 physics.optics
The variety of stable vortical solitons in Ginzburg-Landau media with radially inhomogeneous losses
使用变分近似（VA）和直接模拟的组合，我们考虑了非线性放大体介质中的光传输，考虑了增益的局部化，即，线性损耗形状为横向半径的抛物线函数，在中心处最小。横向衍射，自聚焦，增益和非均匀损耗的平衡提供了迄今为止难以捉摸的稳定的涡旋孤子在一个大的区域的参数空间。在其附近，发现了几种新的局部涡的稳定域，包括旋转椭圆形的，偏心椭圆涡的功能双旋转，旋转新月，和呼吸涡。
2010-07-18 physics.optics
Dynamics of fronts in optical media with linear gain and nonlinear losses
考虑了具有增益和损耗的色散介质中的波前或扭结的动力学。结果表明，波前参数，如速度和宽度，依赖于初始条件。这个结果对于耗散系统来说并不典型。在指数下降的初始条件下，得到了波前参数的关系，证明了当孤子解被波前解所取代时，存在全局分支。为了观测锋面，锋面速度应大于调制不稳定性的特征速度。
2014-08-05 nlin.PS physics.optics
Intuitive understanding of extinction of small particles in absorbing and active host media within the MLWA
本研究验证了修正偶极长波近似（MLWA）在吸收/活性宿主中对不同金属纳米颗粒消光计算的适用粒径范围，还构建了一阶解析微扰理论，可有效描述宿主吸收/增益对等离激元纳米颗粒消光效率的影响。
2024-10-29 physics.optics
Enhanced propagation of photon density waves in random amplifying media
我们证明了在放大随机介质中漫射光子密度波（DPDW）的增强类波特性。放大的性质使得选择在放大介质内生长的波解是偶然的，并且具有指向与生长方向相反的传播矢量。这导致在负折射的DPDW在吸收放大随机介质界面，以及支持“反”的界面上的模式的可能性。夹在两个吸收随机介质之间的放大随机介质的板支持波导谐振，其可用于扩展DPDW的成像能力。
2013-11-23 physics.class-ph physics.optics
On the dynamics of Airy beams in nonlinear media with nonlinear losses
我们研究了艾里光束在多光子吸收引起的非线性损耗很大的情况下的非线性动力学。我们确定的非线性艾里梁（NAB），保持作为动力学的吸引子的向内Hänkel分量的振幅。这个吸引子也支配着有限功率（变迹）艾里光束的动力学，而不管入射平面在介质中相对于艾里腰平面的位置如何。一个软（线性）输入腰前很长一段时间，但是，强烈加速NAB的形成和它的持久性作为一个准静态光束相比，突然输入的Airy腰平面，并促进形成一种新型的高耗散，完全非线性的Airy光束至今没有描述。
2015-04-01 physics.optics
Nonlinear lossy light bullets in self-focusing media with nonlinear absorption
我们回顾了非线性，多维局域波的平稳传播是持续的自聚焦和非线性损失之间的动态平衡的属性。它们的有限能量版本保留了光子弹的行为，远远超出了特征衍射或散射距离，并在障碍物后重建。存在具有最大强度和损耗的优先损耗光弹，其仅由介质的光学性质定义，其是由具有自聚焦非线性和非线性损耗的介质支持的最稳定的非锥形局域波。当非线性吸收阻止坍缩时，这种优先损耗光弹在类高斯波包的自聚焦过程中充当吸引子，这一事实可以解释在具有异常色散的介质中观察到的光丝动力学的相关特性。
2017-12-23 physics.optics
Reversible and irreversible processes in dispersive/dissipative optical media: Electro-magnetic free energy and heat production
我们解决了Landau和Lifshitz在1958年提出的问题，以及Oughstun和Sherman在纯耗散介质中确定动力学损耗的问题。我们发展的宏观自由能和损失的能量是可逆的和不可逆的，分别在介质场相互作用的具体概念。我们定义了可逆和不可逆的能量，并概述了所述量的推导。我们研究的含义，我们的定义和它的辅助量，反转场，单洛伦兹振子模型的介质。我们表明，对于这个模型的可逆能量减少到动能和势能的总和，发现劳登。我们注意到，一般来说，动能和势能之和大于可逆能。我们表明，可逆和不可逆的能量具有经典定义的自由能和热量的特点。
2002-07-31 physics.gen-ph physics.optics
Enhanced Absorption of Waves in Stealth Hyperuniform Disordered Media
本文研究了波在一组位于超均匀点斑图上的吸收亚波长散射体中的传播。我们表明，在无序的空间相关性大大提高吸收相比，一个完全无序的结构具有相同的散射体密度。该机构的非共振性质提供了宽角度和光谱鲁棒性。这些结果表明，设计低密度材料的黑体吸收的可能性。
2019-02-05 physics.optics
Losses of Interface Waves in Plasmonic and Gyrotropic Structures
慢界面波在分层共振介质中的损耗机制的检查和说明的例子（i）表面等离子体激元在各向同性等离子体层，（ii）磁化等离子体中的磁等离子体激元和（iii）自旋波在亚铁磁层。结果表明，所有这些界面波的损失都以相同的速率Im（gamma）~ Re（gamma^3）增长，其中gamma是波数。这些异常损耗是由界面波的功率流在其共振截止附近的涡流引起的。本文所讨论的慢界面波的基本性质是层状共振介质中双曲型波所固有的。
2021-08-16 physics.app-ph physics.optics
Microstructured optical beams with azimuthal polarization in stratified absorbent media
我们提出了一种分析方法，以实现高度非傍轴，方位角偏振的结构光束，当通过吸收分层介质传播时，可以假设在最后半无限层近似任何所需的纵向强度图案的空间区域内的几倍大于波长。在诸如分层结构中的多次反射和材料介质的能量损失的不利条件下管理高度非傍轴光束的性质的可能性在许多不同的光学应用中可能是非常重要的，如捕获和微操纵、遥感、薄膜、医疗设备、医学治疗等。
2023-03-03 physics.optics
Solitons supported by spatially inhomogeneous nonlinear losses
我们发现，与通常的观点相反，在具有非均匀立方损耗的均匀增益介质中存在稳定的耗散孤子，其局域强度随坐标x（一维）的增长比|x|快.空间非均匀吸收也支持了在均匀耗散介质中不存在的新型孤子。特别是，单阱吸收轮廓引起的自发对称性破缺的基本孤子的存在下，均匀聚焦非线性，而稳定的偶极子支持的双阱吸收景观。偶极孤子也具有对称性破缺的特征，但在散焦非线性下。
2012-01-17 nlin.PS physics.optics
Pulse Normalisation in Slow-Light Media
本文分析了任意形状光脉冲通过窄相干窗口吸收介质和共振放大介质的线性传输。我们指出，在一定的一般条件下，脉冲获得一个接近高斯形状，无论其初始形状和光谱线的轮廓。在这种情况下，我们明确地推导出脉冲参数，包括其偏斜度负责从群延迟的脉冲最大值的延迟的偏差。我们通过分析慢光实验证明了最大的分数脉冲延迟来说明我们的一般结果
2006-01-09 physics.optics
Acousto-optical coherence tomography with a digital holographic detection scheme
声光相干层析成像（AOCT）是利用超声和光的随机相位跳变来实现对厚散射介质成像时的毫米分辨率。我们将这种技术与外差离轴数字全息术相结合。该方法获得了散射体中吸收物体的二维图像，具有良好的信噪比。我们研究了相位调制特性对声光信号的振幅以及对吸收夹杂的对比度和表观尺寸的影响。
2012-10-11 physics.optics
Enhancement of evanescent waves inside media with extreme optical anisotropy
揭示了极端光学各向异性介质板内倏逝波空间谐波的显著增强。这种现象是由驻波的泵浦引起的，并且具有对材料损耗弱敏感的特征。这样的特性可以使得能够在远离对象的相当大的距离处进行亚波长成像。
2008-12-02 physics.optics
Non-linear unbalanced Bessel beams: Stationary conical waves supported by nonlinear losses
伴随克尔自聚焦的非线性损耗极大地影响了衍射和非线性的动态平衡，允许存在2D+1非线性薛定谔方程的局部和稳态解，这些解对径向坍缩是稳定的。它们的特点是线性圆锥形的尾巴，不断地填充非线性的中心点。实验表明，所发现的解对克尔介质中的自聚焦动力学具有强吸引子的性质。
2004-07-07 physics.class-ph physics.optics
Optical supercavitation in soft-matter
本文从理论、数值和实验三个方面研究了非线性光波在胶凝化转变过程中的非平衡吸收性胶体材料中的传播。在足够高的光强度下，吸收受到阻碍并且光传播到介质中。该过程是介导的物质冲击波的形成，由于光学诱导的热扩散，并在很大程度上类似于流体动力学超空泡的机制，因为它是伴随着一个动态的相变区域之间的光束和吸收材料。
2010-09-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Virtual perfect absorption in resonant media and their PT-symmetric generalizations
本文从理论上研究共振吸收/放大介质中的虚拟完美吸收，发现其在高密度极限下退化，但在PT对称损耗-增益双层中仍保持，并可在高增益下产生双向准激光脉冲。
2023-11-28 physics.optics
Does Nature Allow Negative Refraction with Low Losses in Optical Region?
从因果关系的基本要求，我们推导出一个严格的标准，负折射（左手）。该准则规定了负折射区电磁损耗的下限。如果通过任何方式消除或显著减少这些损耗，包括通过有源（增益）介质进行补偿，则负折射将消失。该理论在设计新的左手材料时特别有用：根据该标准测试介质的预期极化率将检查因果关系的符合性并验证设计的可行性。
2006-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Controlling light in complex media beyond the acoustic diffraction-limit using the acousto-optic transmission matrix
用光研究复杂样品的内部结构是一项重要的任务，但由于光散射，这是一项艰巨的挑战。虽然多重散射引起的复杂光学畸变可以通过介质的散射矩阵的知识有效地消除，但是该矩阵通常是未知的，并且在所有感兴趣的点处不存在荧光或吸收探针的情况下不能以高分辨率测量。为了克服这些局限性，我们在这里介绍的声光传输矩阵（AOTM）的概念。利用超声波在复杂样品中的近无散射传播，我们非侵入性地测量超声编码的，空间分辨的光学散射矩阵。我们表明，奇异值分解分析的AOTM，获得使用单个或多个超声波束，允许控制光学聚焦超过散射介质中的声衍射极限。我们的方法提供了一个通用的框架，分析声光实验，非侵入性的，高分辨率的复杂介质的研究。
2017-07-08 physics.optics
Giant non-equilibrium vacuum friction: Role of singular evanescent wave resonances in moving media
我们最近报道了运动介质中存在的奇异共振，它是由于倏逝波的完美振幅和相位平衡而产生的。在这里，我们表明，非平衡真空摩擦（横向Casimir Lifshitz力）之间的移动板分离的有限的差距，从根本上说，这种共振占主导地位。我们的结果是强大的损耗和色散以及偏振混合发生在相对论极限。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electromagnetic Pulse Propagation in Passive Media by the Lanczos Method
将麦克斯韦方程组转化为薛定谔方程形式，结合Lanczos传播法和快速傅里叶伪谱法，提出一种时域无条件稳定、高精度的宽带电磁脉冲在色散吸收介质中传播与散射的数值算法，并通过对金属和介质光栅的异常透射与反射模拟验证了方法。
2004-10-28 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Theory of Multimode Squeezed Light Generation in Lossy Media
本文提出统一理论框架描述有损介质中多模压缩光，推导高斯态二阶关联主方程，证明传统模式分解无法提取最大压缩，并构造了使压缩最大化的新宽带基及算法。
2025-01-28 physics.optics quant-ph
