Wave reflection in dielectric media obeying spatial Kramers-Kronig relations
在最近的一项工作中，S.A.R. Horsley和同事[Nature Photon 9，436-439（2015）]相当有趣地表明，平面介电介质（其介电常数的实部和虚部通过空间Kramers-Kronig（KK）关系相关）是单向无反射的，无论入射角如何。这种迷人的性质，除了扩展我们对反射基本现象的理解外，还可能为设计具有有效光吸收的透明表面和薄材料提供新的方法。然而，KK介质通常描述的缓慢衰减的复介电常数分布，这可能会引入一些微妙的问题，在散射问题的研究。在这里，我们给出了一个关于介电分布虚部的条件，该条件保证了正确散射态的存在，并给出了无漏洞的KK介质单向无反射特性的证明。最后，我们表明，不稳定性可能会出现在界面处的KK介质时，介质是不纯粹的耗散。
2015-10-06 physics.optics quant-ph
Strong asymmetry of forward scattering effect from dielectric cubic nanoantenna in lossless media
介电光子学平台通过利用具有特殊光学特征的高折射率介电纳米天线提供了控制光散射的独特可能性。尽管全介电纳米光子学的领域不断发展，但仍然不清楚周围介质如何影响具有复杂多极响应的纳米天线的散射特性。在这里，我们报告的光散射的硅立方纳米粒子嵌入在无损介质中，支持光学共振响应。我们表明，在散射过程中的显着变化是由电磁多极共振经历光谱红移和扩大在整个可见光和近红外光谱作为介质的指数增加。最有趣的是，所考虑的纳米天线表现出宽带前向散射在可见光和近红外光谱范围内，由于高折射率介质中的克尔效应。宽带前向散射的显示效果对于介质影响至关重要的高要求应用至关重要，例如医疗保健：传感，治疗效率监测和诊断。此外，这项研究的见解预计将为设计纳米光子系统铺平道路，包括但不限于单一框架内的媒体中的惠更斯超颖表面。
2019-01-18 physics.optics
Characteristics of bound modes in coupled dielectric waveguides containing negative index media
研究了平面耦合波导中导波模式的特性。特别是，我们计算TM模式的色散关系，其中一个或两个引导层由负折射率介质（NIM）-其中的介电常数和磁导率都是负的。我们发现NIM波导轴内的坡印廷矢量可以改变符号和幅度，这一特征反映在色散曲线中。
2003-03-07 physics.optics
Local-field effects in radiatively broadened magneto-dielectric media: negative refraction and absorption reduction
我们给出了一个微观推导的克劳修斯-莫索蒂关系的均匀和各向同性磁介质的辐射加宽的原子振荡器。为此，图系列的电磁传播精确地计算为一个无限的双立方晶格的介电和磁偶极子的晶格常数小的谐振波长相比，$λ$。通过适当引入奇异自相互作用项，以自洽的方式考虑了基元振子跃迁频率和线宽的变化。我们表明，在辐射展宽的介质充分接近自由空间共振的折射率的实部接近值-2的极限$ρλ^3 \gg 1$，其中$ρ$是散射体的数量密度。因为同时虚部消失，因为$1/ρ$局部场效应对于实现低损耗负折射率材料可以具有重要的后果。
2007-09-27 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Electromagnetic Momentum in Dispersive Dielectric Media
当考虑色散效应时，亚伯拉罕和闵可夫斯基关于电介质中电磁动量的表达式都不能给出辐射的吸收体或发射体的正确反冲动量。与电介质中的场相关的总动量密度有三个贡献：（i）场的亚伯拉罕动量密度，（ii）与亚伯拉罕力相关的动量密度，以及（iii）由介质对场的响应的色散部分产生的动量密度，后者显然具有由D.F. Nelson [Phys.Rev.A44，3985（1991）]。所有这三个贡献都需要在电介质中的吸收体或发射体的反冲动量守恒。我们考虑交换的动量和作用在可极化粒子上的力（例如，当光脉冲入射到宿主电介质上时，宿主电介质中的原子或小电介质球），包括电介质的色散以及粒子对场的响应中的色散分量。在慢光介质中，这种力可以大大增加。
2009-10-05 physics.optics
Effective photons in weakly absorptive dielectric media and the Beer-Lambert-Bouguer law
我们推导出有效的光子模式，有利于一个直观和方便的图片光子动力学结构的Kramers-Kronig电介质在弱吸收的限制。每种模式都与有效线宽相关联，有效线宽决定了光子的时间衰减率。这些结果，然后应用到获得的Beer-Lambert-Bouguer定律的色散，弱吸收电介质材料组成的结构介质中的单向传播的吸收系数的表达式。
2014-04-18 physics.optics quant-ph
Tunable third harmonic generation in the vacuum ultraviolet region using dielectric nanomembranes
工作在100-200-nm（6-12 eV）波长范围内的真空紫外（VUV）区的可调谐相干光源在许多研究领域中具有重要的光谱应用，包括时间分辨角分辨光电子能谱（ARPES）。激光技术的最新进展使得可见飞秒激光能够上转换到真空和极紫外区域。然而，其实验装置的复杂性和用于VUV产生的大块非线性晶体的稀缺性阻碍了其广泛应用。在这里，我们提出了使用一个独立的介电纳米膜作为一个简单而实用的方法，可调谐真空紫外产生。我们证明，三次谐波真空紫外光产生足够的强度，从市售的二氧化硅纳米膜的亚微米厚度的光谱应用下，激发与可见飞秒激光脉冲。纳米膜的亚微米厚度对于最大化VUV产生效率是最佳的，并且防止基本光束的自相位调制和光谱增宽。在157 nm波长、1 kHz重复频率下，观察到的真空紫外光子数高达10^7个/脉冲，对应的转换效率为10^-6。此外，中心VUV波长可以在146-190-nm波长范围内通过改变基波波长进行调谐。我们还探索材料和厚度依赖性的实验和计算。结果表明，介电纳米膜可以作为一种实用的非线性介质用于真空紫外光谱应用。
2020-03-25 physics.optics
Photon Momentum in Linear Dielectric Media
根据科学文献，光子在简单线性电介质中的动量是$\hbarω/(nc)$或$n\hbarω/c$，其中单位矢量${\bf \hat e}_k$在传播方向上。这些动量通常用于争论百年之久的亚伯拉罕-闵可夫斯基争议，其中电介质中电磁场的动量密度是亚伯拉罕动量密度${\bf g}_A={\bf E}\times{\bf H}/c$或闵可夫斯基动量密度${\bf g}_M={\bf D}\times{\bf B}/c$。在光在电介质中传播的特定情况下，基本光激发（光子）通常称为偏振。应用相对论能量公式，我们发现电介质中极化激元的总动量为$\hbarω{\bf \hat e}_k/c$，对应于总动量密度${\bf g}_T=n{\bf E}\times{\bf B}/c$。
2015-11-16 physics.optics
Electromagnetic wave propagation in spatially homogeneous yet smoothly time-varying dielectric media
我们在经典电动力学的框架内，探讨电磁波通过空间均匀但平滑的时间依赖性介质的传播和变换。通过将在有限周期τ内发生的平滑过渡建模为介电常数的唯象现实和S形变化，推导出了麦克斯韦方程组关于电位移的超几何函数的解析精确解。使用这种解决方案，我们显示的可能性，放大和衰减的波，并将其与随时间变化的介电常数的减少和增加。此外，我们证明，这种波和非平稳介质之间的能量交换导致的变换（或转换）的频率。我们的研究结果可能为在时变结构中实现可控的光-物质相互作用铺平道路。
2015-11-18 physics.optics
Strong Spatial Dispersion in Time-Modulated Dielectric Media
提出了时间调制介质的有效介质描述。通过在一个调制周期上取平均场，导出它们之间的关系，从而定义不同的本构参数。在最一般的情况下，它被发现，有效的材料是通过一个空间和时间色散的横向介电函数和一个恒定的纵向介电函数。还发现，与其波数依赖性（空间色散）相比，前者的频率依赖性较弱。这种空间色散的不同的物理后果进行了讨论，特别强调在弱色散近似，限制中，它被发现的有效材料的行为作为一个共振和各向同性磁介质没有额外的纵向模式，因为它是常见的空间色散材料。因此，时间相关介质开辟了一种设计动态可调超材料的替代方法。
2020-11-09 physics.class-ph physics.optics
Replacement of ensemble averaging by the use of a broadband source in scattering of light from a one-dimensional randomly rough interface between two dielectric media
利用相位微扰理论，我们证明了，如果一个单一实现的一维随机粗糙界面之间的两个介质被照射在垂直入射从任何一个介质的宽带高斯光束，它产生一个散射场，其微分反射系数与通过对单色入射光束在整个实现上产生的微分反射系数求平均而产生的结果非常匹配接口配置文件功能。
2017-10-19 physics.app-ph physics.optics
A local model for the optical energy and momentum transfer in dielectric media and the microscopic origin of Abraham's force density
本文基于经典偶极子源电磁表述建立能量与动量连续性方程，提出微观质量极化激元模型，并阐明 Abraham 光学力密度源于诱导偶极子与机械应力的相互作用。
2024-06-21 physics.optics
Controlled opacity in a class of nonlinear dielectric media
受设计和定制超材料的新技术的启发，我们寻求某些类别的非线性光学材料的特性，这些材料通过施加外部电磁场允许可逆控制的不透明到透明相变。我们研究了一些数学上简单的模型介质的介电参数和计算相关的几何量，描述的速度和偏振的光线。
2017-03-28 gr-qc physics.optics
Optomechanics of Levitated Dielectric Particles
本文综述了近年来真空中光阱微球和纳米粒子的光力学研究工作，这些研究为宏观量子力学和超灵敏力检测提供了理想的系统。真空中的光学捕获粒子具有机械质量品质因数，因为它与热环境良好隔离。它的振荡频率可以通过改变捕获激光器的功率来实时调谐。此外，真空中的光学捕获粒子可以自由旋转，这是一种在箝位机械振荡器中不存在的独特性质。本文主要介绍了空气和真空中介质粒子的光阱研究现状，室温下介质粒子的布朗运动，布朗运动的反馈冷却和腔冷却。我们也将讨论利用光阱介电粒子来研究宏观量子力学和超灵敏力检测。应用范围从创建宏观薛定谔猫态，测试量子波函数的客观坍缩模型，测量卡西米尔力，搜索短程非牛顿引力，以检测引力波。
2013-08-21 physics.optics quant-ph
Does light slowdown in dielectric media?
本研究针对此前电介质内以真空光速传播的场分量缺乏明确表达式的空白，分析其内部电磁场结构，证实介质中光速变慢是入射波与前后向次级波干涉的结果，且边界反射波来自反向次级波。
2024-12-13 physics.class-ph physics.optics
Radiation pressure and the linear momentum of light in dispersive dielectric media
本文导出了准单色平面波从自由空间入射到半无限介质平面上的辐射压力的精确表达式。为了解释传输到电介质的总光学动量（入射加反射），必须将介质获得的机械动量添加到电介质内部的电磁动量（所谓的亚伯拉罕动量）的流速中。我们证实了电磁动量在介质中以光的群速度传播。光子拖曳效应，在半导体中捕获的光子似乎有闵可夫斯基动量，通过分析一个模型系统，包括一个薄的吸收层嵌入在一个透明的电介质解释。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Degradation of Ta$_2$O$_5$ / SiO$_2$ Dielectric Cavity Mirrors in Ultra-High Vacuum
本文研究超高真空中Ta$_2$O$_5$/SiO$_2$介质腔镜的退化问题，发现高温烘烤导致表面粗糙度增加，归因于氧还原和钽亚氧化物缺陷生长，并提出避免退化的建议以促进腔耦合量子系统的应用。
2023-08-31 physics.atom-ph physics.optics
Cartographic distortions make dielectric spacetime analog models imperfect mimickers
通常假设，如果电介质的光学度量与真空时空的度量相同，则通过电介质的光传播模仿真空中的光传播。然而，就像地球的曲面不能映射到一个平面上而不引起某些表面特征的扭曲一样，光的行为也不可能从真空投射到存在于闵可夫斯基时空中的电介质模拟物上而不引入扭曲。我们研究的电介质模拟时空的协方差特性和运动学的光的一致性的模拟，并显示某些功能可以忠实地模拟在模拟取决于投影的选择，但不是所有的功能可以同时模拟没有失真。这些研究结果表明，概念上的弱点，使用模拟时空作为基础的变换光学的想法，我们表明，一定的配方密切相关的变换光学模拟时空解决了这些问题。
2016-06-22 gr-qc physics.optics
Homotopy analysis method applied to second-order frequency mixing in nonlinear optical dielectric media
利用同伦分析方法研究了非线性光学介质中的经典三波混频问题。我们表明，幂级数的基础上建立一个通用的多项式表达式，可用于研究任意输入参数的三波混频。研究了相位失配和相位完全匹配的情况。使用HAM与幂级数的基础上，研究了导致广义和差频生成的参数，并与显式有限差分近似进行了比较。通过增加辅助参数，扩大了收敛区域。
2019-12-18 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
Radiation pressure and the distribution of electromagnetic force in dielectric media (II)
利用时域有限差分法（FDTD）计算了不同形状和光学性质的介质中及其周围的电磁场分布。借助于本构关系，我们继续计算束缚电荷和束缚电流密度，然后采用洛伦兹力定律来确定感兴趣的区域内的力密度的分布。对于几个简单的情况下，存在的解析解，这些解决方案被发现是完全符合我们的数值结果。我们还分析了更复杂系统中的场和力的分布，并讨论了我们的发现与实验观察的相关性。特别是，我们证明了单光束捕获的介质微球浸没在液体中的条件下，是典型的光镊。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Enhancing Near-Field Radiative Heat Transfer between Dissimilar Dielectric Media by Coupling Surface Phonon Polaritons to Graphenes Plasmons
该研究通过在 LiF 表面覆盖石墨烯，将其 SPhPs 与石墨烯 SPPs 耦合，使 SiC-LiF 间近场辐射热通量增强 2.7–3.2 倍并实现准单色传热。
2024-10-04 physics.app-ph physics.optics
Quantum-statistical approach to electromagnetic wave propagation and dissipation inside dielectric media and nanophotonic and plasmonic waveguides
量子统计效应发生在电磁（EM）波在电介质或超材料内的传播期间，所述电介质或超材料包括具有耗散和噪声的一大类纳米光子和等离子体波导。利用线性介质中薛定谔方程和麦克斯韦方程组之间的形式类比，我们严格推导出描述这种传播的有效哈密顿算子。该算子在一般情况下基本上是非厄米的，在某些特殊情况下是伪厄米的。使用一般的非厄米哈密顿密度算子的方法，我们推导出一个主方程，描述的统计合奏的电磁波模式。该方法还描述了在波的传播过程中发生的量子耗散和退相干过程，并且，除其他外，它揭示了控制上述材料内部的能量和信息损失所必需的条件。
2016-09-15 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Momentum of the Electromagnetic Field in Transparent Dielectric Media
我们提出的论点赞成的命题，即光的动量内的透明电介质是算术平均的闵可夫斯基和亚伯拉罕动量。利用从静止到运动参考系的场（和坐标）的洛伦兹变换，我们证明了两个参考系之间电磁能量和动量的一致变换。我们还研究了静态的动量（即，时间无关的）电磁场，并表明之间存在的紧密联系的坡印廷矢量和动量密度延伸到整个频谱的零频率限制。在本文给出的具体例子中，非吸收介质材料内部的静态场具有闵可夫斯基动量。
2012-07-26 physics.class-ph physics.optics
Towards an experimental realization of affinely transformed linearized QED vacuum via inverse homogenization
在量子电动力学（QED）的框架内，真空是一种非线性介质，在静磁场作用下，真空中的电磁场可以线性化。线性化QED真空是一种各向异性程度非常小的单轴介质-磁介质。通过实现空间坐标的仿射变换，各向异性的程度可以变得足够大以易于感知。逆Bruggeman形式主义可以实现指定一个均匀化的复合材料（HCM），这是电磁等效的afflessly变换的QED真空。这种HCM可以由非常简单的组成材料产生;例如，两种各向同性介电材料和两种各向同性磁性材料，随机分布为取向的球形颗粒。
2011-09-09 physics.optics
Event-based simulation of light propagation in lossless dielectric media
我们描述了一种基于事件的方法来模拟电磁平面波通过电介质的传播。基本构建块是能够模拟平面界面的确定性学习机。我们表明，网络的两个这样的机器可以模拟光通过一个平面平行板的传播。通过适当选择参数，该设置可以用作分束器。通过从平面平行板构造马赫-曾德尔干涉仪来说明模拟方法的模块化，整个系统再现波动理论的结果。基于事件的平面平行板模型的推广也被用来模拟周期性分层介质。
2010-12-11 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Radiation Pressure on Submerged Mirrors: Implications for the Momentum of Light in Dielectric Media
对浸没在介电液体中的反射镜的辐射压力测量一致地显示了液体中光子的有效闵可夫斯基动量。使用精确的理论计算的基础上麦克斯韦方程组和洛伦兹定律的力量，我们表明，这一结果是一个事实，即传统的镜子赋予，反射后，180度相移的入射光束的后果。如果镜子被设计成赋予不同的相位，那么有效动量将在闵可夫斯基动量和亚伯拉罕动量的两个极端之间的任何地方。由于在这两个极端之间的范围内的所有值在实验中同样可能被发现，我们认为，在一个电介质主机内的光子动量有亚伯拉罕和闵可夫斯基动量的算术平均值。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Radiation pressure and the distribution of electromagnetic force in dielectric media
电磁辐射力在电介质中和周围的详细分布可以通过直接应用洛伦兹力定律结合麦克斯韦方程组来获得。我们开发了一个理论的力施加在自由表面上的聚焦光束，以及在透明的电介质的体积内。虽然介质可以是固体或液体，但这里我们强调公式对液体的应用，因为至少在原则上，表面变形和液体运动是可测量的。我们的理论预测，在从自由空间进入液体时，光束在入口表面上施加向外的垂直力，该力倾向于产生局部凸起。然而，这种表面力，是弱得多，比流行的理论预测，并在目前的信念相反，被发现依赖于入射光束的偏振状态。在液体的体积内，我们预测辐射力倾向于在聚焦点的四个角处产生四个反向旋转的漩涡;这些漩涡内的旋转感取决于入射偏振的方向。关于辐射力的这些与传统智慧的显著偏离源于洛伦兹定律的修正，该定律适用于电介质中的束缚电荷/电流。
2012-07-11 physics.optics
Spontaneous emission in anisotropic dielectrics
原子的发射性质是量子理论和光-物质相互作用的基础。在宏观介质的背景下，准确的知识，其是重要的，无论是在当前的量子技术，以及在基础研究。而对于各向同性介质，这是一个研究得很好的问题，各向异性介质的理论还存在很大的空白。特别是，据我们所知，一般各向异性介质中的自发发射率的显式表达式尚未提出。本文首先导出了计算单轴介质中辐射率的量子化电磁场算符。对于双轴介质的更一般的情况下，我们提出了一个近似的表达单轴介质的极限情况之间的插值。我们支持我们的模型与数值模拟，这是在典型的介质配置的强烈协议，并进一步显示如何本地场效应可以考虑在模型中。
2020-07-22 physics.optics quant-ph
Diffractionless propagation through Kapitza stratified media
我们表明，在一个快速调制的介电常数与大的调制深度（Kapitza介质）的存在下，一个新的和强大的制度的无衍射电磁传播发生。当介电分布的平均值与深度之比与调制周期和波长之间的小比率相当时，会发生这种情况。我们表明，标准的有效介质理论是不足以描述拟议的制度，它的发生并没有实质性地阻碍介质损失。我们检查所提出的制度的可行性，通过一个大的调制深度的金属-电介质分层介质的亚波长成像特性进行了分析研究。
2012-09-21 physics.optics
Theory of Cherenkov radiation in periodic dielectric media: Emission spectrum
切伦科夫辐射在存在非平凡色散关系的介质时被大幅修改。本文研究了点电荷在三维和二维光子晶体中运动时的切伦科夫发射谱。辐射功率的频谱分布的精确的解析表达式得到的布洛赫模式展开。由此产生的表达式减少到一个简单的轮廓积分（3D的情况下）或一维和（2D的情况下）的倒易空间的一小部分，这是由广义切伦科夫条件定义。我们将我们的方法应用到一个特定的情况下，一个电子移动不同的速度在一个二维正方形晶格光子晶体。我们的方法与严格的时域有限差分数值计算表现出很好的一致性，同时对计算资源的要求较低。
2009-01-07 physics.optics
Two-Frequency Radiative Transfer. II: Maxwell Equations in Random Dielectrics
研究了一般随机双各向异性介质中电磁波的空频相关性，其本构张量为复厄米矩阵。引入极化波的双频Wigner分布（2f-WD）来描述极化波的空频相关性，并从麦克斯韦方程组出发推导出封闭形式的Wigner-Moyal方程。从Wigner-Moyal方程出发，采用多尺度展开法，导出了双频辐射转移（2f-RT）方程。对于最简单的各向同性介质，结果与钱德拉塞卡的传输方程一致。在双折射介质中，由于不存在退偏，2f-RT方程采用标量形式。一些双折射介质，如手征，单轴和回转介质进行检查。对于各向同性介质中的非偏振波，2f-RT方程简化为前面在第一部分中导出的Fokker-Planck方程。对于双折射介质，从标量2f-RT方程导出了类似的Fokker-Planck方程。
2007-10-01 physics.optics
Theory of optical tweezing of dielectric microspheres in chiral host media and its applications
本文首次报道了嵌入手征介质中的球形电介质粒子光镊理论。我们开发了一个分波（米氏）展开计算的光学力作用在介质微球照射的圆偏振，高度聚焦的激光束。当选择与介质相同旋向的偏振时，轴向陷阱稳定性得到改善，从而允许高折射率粒子的镊子效应。当颗粒被外力离轴移位时，其平衡位置通过光学扭矩的机械效应绕光轴旋转。当考虑比波长大几倍的半径时，在手性主介质的存在下，光学扭矩和旋转角度都大大增强。在这个范围内，旋转的角度强烈地依赖于微球半径和主介质的手性参数，这两个参数的定量表征开辟了道路。可测量的角度预测，即使在自然发生的手性溶质的情况下，允许一种新的全光学方法，本地探测在纳米尺度的手性响应。
2020-09-25 physics.optics
Strong Superradiance of Coherently Coupled Magnetic Dipole Emitters Mediated by Whispering Gallery Modes of a Subwavelength All-Dielectric Cavity
磁偶极子（MD）发射体与普通光子谐振腔的相互作用通常很弱，这部分是由于谐振腔的近场磁场增强较弱。在这里，我们表明，耳语画廊模式（WGM）的亚波长介质腔不仅可以大大提高MD发射器的发射速率，但也带来了有效的耦合之间的相干MD发射器。在WGM腔中，单个发射极的最大发射率（γmax）发生在场型的波腹处。MD发射器的发射也可以受到另一个相干发射器的极大影响，这取决于WGM的磁场响应。最大贡献也可以达到γmax。值得注意的是，由于WGM的高质量特征，相干MD发射器的合作发射率在所考虑的范围内不随距离衰减。与发射相反，发射体的吸收几乎不受WGM介导的发射体之间的相干耦合的影响。发光和吸收性能的差异与WGM的激发行为密切相关。我们的研究结果是重要的增强磁光物质的相互作用。
2022-11-24 physics.optics
Classical electrodynamics as a tool to examine optical effects of chiral dielectrics and media with magnetic conductivity
本文基于 Maxwell 方程与本构关系建立波动方程，分析手征及含磁流介质的圆双折射和旋光本领，并提出符号反转作为光学判据。
2024-06-11 hep-th physics.optics
Quantum X-waves in Kerr media and the progressive undistorted squeezed vacuum
提出了克尔介质中三维X形光学子弹的量子理论。预言了渐进无畸变压缩真空的存在。设想应用于量子非爆破实验、纠缠和干涉仪探测引力波。
2004-09-20 physics.optics quant-ph
Momentum of an electromagnetic wave in dielectric media
大约一百年前，人们提出了两种不同的表达式来表示介质中电磁波的能量-动量张量。闵可夫斯基的张量预测了波在进入电介质时的线性动量会增加，而亚伯拉罕的张量则预测了它的减少。理论上的论点对双方都有利，实验证明无法区分两者。然而，更多的形式被提出，每一个都有他们的拥护者，他们认为他们提出的形式是唯一真正的张量。本文回顾了这场争论及其最终结论：没有电磁波能量-动量张量是完全的。当适当的伴随能量-动量张量的物质介质也被认为是，所有的各种建议张量的实验预测将永远是相同的，因此，优选的形式是有效的个人选择的问题。
2009-02-22 physics.class-ph physics.optics
Numerical studies of the scattering of light from a two-dimensional randomly rough interface between two dielectric media
研究了偏振光从一种介质入射到其与另一种介质的二维随机粗糙界面上的散射。一个简化的瑞利方程的散射振幅的情况下，其中p-或s-偏振光入射到这个接口，没有假设被有关的介质的介电函数。严格的，纯数值的，非微扰的解决方案，这个方程。它们用于计算界面的反射率和反射率、平均微分反射系数以及散射光强度的全角度分布。这些结果得到的情况下，入射介质是光学密度较低的介质，并在其中它是光学密度较高的介质的情况下。在后一种情况下获得的结果中存在从金属表面的X射线散射中观察到的Yoneda峰的光学类似物。布儒斯特散射角漫散射的调查，让人想起平坦界面反射的布儒斯特角，但强烈依赖于入射角。当透射场的贡献与散射场的贡献相加时，发现计算结果满足么正性，误差小于$10^{-4}$。
2016-04-15 physics.comp-ph physics.optics
On-chip optical levitation with a metalens in vacuum
电介质粒子在真空中的光悬浮是精密测量、基础物理测试和量子信息科学的一项重要技术。传统的光镊需要庞大的光学元件来捕获和检测。在此，我们设计并制作了一个在真空中1064 nm处具有0.88的高数值孔径的双折射介质超透镜。它由500 nm厚的硅纳米天线组成，与真空兼容。我们演示了纳米粒子在真空中的光学悬浮与一个单一的超透镜。通过改变激光功率和偏振态可以调节俘获频率。我们也转移悬浮纳米粒子之间的两个单独的光镊。在真空中使用超透镜的光学悬浮为包括片上传感在内的广泛应用提供了机会。这种超透镜也将用于捕获超冷原子和分子。
2021-07-20 physics.app-ph physics.optics
Negative refraction in active and passive media: a discussion of various criteria
在各向同性介质磁性材料中，表征负折射的条件有三种。在这里，我们证明，虽然所有不同的条件是等效的纯被动介质，它们是不同的，如果主动媒体被认为是。此外，这些标准也可以应用于声学材料中的负折射，其中我们可以用体积模量$κ$代替介电常数$ε$，并且用质量密度$ρ$代替磁导率$μ$。
2014-09-11 physics.optics
Van der Waals torque and force between dielectrically anisotropic layered media
我们分析了一对介电各向异性平面层状介质之间的范德华相互作用，介电各向同性溶剂介质相互作用。我们开发了一个通用的形式主义的基础上的传输矩阵，调查的范德华扭矩和力的限制弱双折射和介电匹配的各向异性层和溶剂之间的普通轴。我们应用这种形式主义来研究以下系统：（i）一对单一的各向异性层，（ii）一个单一的各向异性层与交替的各向异性和各向同性层组成的多层板相互作用，以及（iii）一对多层板，每个由交替的各向异性和各向同性层组成，在光轴平行和/或垂直于层的平面的情况下。对于第一种情况，两个相互作用的板的相对面向的各向异性层的光轴通常具有角度失配，并且在每个多层板内，光轴可以是相同的，或者在各向异性层上经历恒定的角度增量。特别是，我们研究如何范德华扭矩和力的行为可以通过调整层的厚度，每个板内的相对角增量，和板之间的角度不匹配的“调谐”。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Near-field radiative heat transfer between rough surfaces modeled using effective media with gradient distribution of dielectric function
粗糙表面间近场辐射换热（NFRHT）在近场能源利用的工程实践中广泛存在，需要对其进行深入研究，特别是从物理机理的角度进行研究。本文建立了一个有效的多层模型来研究碳化硅（SiC）随机粗糙表面之间的非均匀热变形。利用有效介质理论（EMT），得到了各层的有效介电函数，沿介质深度形成了介电函数的梯度分布。分析了有效介电函数对表面声子极化激元（SPhP）的影响，结果表明，SiC填充率小的有效层的SPhP共振频率比SiC体材料低。从介电函数的梯度分布SPhPs的耦合产生新的表面模式，占主导地位的NFRHT。对均方根高度（RMS height，σ）影响的研究表明，随着σ的增大，局域态密度（LDOS）和谱热流密度的峰值均发生红移，而峰值频率以下的谱热流密度增大。这可以归因于粗糙层内SPhPs的耦合。研究还发现，平均间距粗糙表面间的总净热通量大于光滑表面间的总净热通量，且随σ的增大而增大，这为NFRHT的强化提供了一种新的途径。本文的工作为粗糙表面间非线性摩擦传热的模拟和理解提供了参考。
2019-07-06 physics.app-ph physics.optics
Predictive Formulas for Scattering Mean Free Path for General Disordered Dielectric Media Beyond the Long-Wavelength Regime
Princeton Materials Institute, Princeton University（普林斯顿大学材料研究所）；Department of Chemistry, Princeton University（普林斯顿大学化学系）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）；Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院化学与生物分子工程系）；GIST InnoCORE AI-Nano Convergence Institute for Early Detection of Neurodegenerative Diseases, Gwangju Institute of Science and Technology（光州科学技术研究院GIST InnoCORE神经退行性疾病早期检测AI-纳米融合研究所）；Program in Applied and Computational Mathematics, Princeton University（普林斯顿大学应用与计算数学项目）
该研究推导了适用于任意形状、多分散及非颗粒无序电介质的散射平均自由程预测公式，经模拟验证可准确预测波传输，为相关材料设计提供了微观结构途径。
2026-08-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.optics
Bidirectional invisibility in Kramers-Kronig optical media
介绍了一类具有完全不可见的复介电常数分布的平面电介质，对于左入射侧和右入射侧都是如此。这种光学介质是局部各向同性的、非磁性的，并且属于最近发现的Kramers-Kronig介质类[{\it Nature Photon.} 9，436（2015）]，即介电常数的实部和虚部的空间分布通过希尔伯特变换彼此相关。从单向到双向隐形的过渡，并实现尖锐的反射以上的截止入射角的可能性，也进行了讨论。
2016-07-14 physics.optics quant-ph
Angular momentum of circularly polarized light in dielectric media
当通过麦克斯韦方程组检查时，已知圆偏振平面波没有角动量。然而，这与实验观察到的事实相矛盾，其中已知有限段的平面波能够将角动量传递给双折射血小板。使用的四个平面波传播在一个共同的方向略有不同的角度的叠加，我们推导出一个表达式的角动量密度的一个单一的平面波的极限时，四个光束的传播方向进入对齐。我们继续使用这种四光束技术来分析角动量守恒时，平面波进入介质板从自由空间。示出的光束的角动量减少后，进入电介质，凭借的事实，即入射光束施加在板表面上的扭矩在进入点。当光束离开平板时，它向出射面施加相等但相反的扭矩，从而在重新出现到自由空间中时恢复其初始角动量。一路上，我们推导出一个表达式的正常入射，有限直径的光束在电介质表面上的外向力，这个力和实验观察到的强烈照明下的液体表面的膨胀之间的可能关系进行了探索。
2014-01-28 physics.class-ph physics.optics
Classical Propagation of Light in Spatio-Temporal Periodic Media
我们分析了电磁波在介电常数经历快速时间周期调制的介质中的传播。空间均匀和周期性介质进行了研究。均匀介质介电常数的快速周期性时间调制导致了类光子带隙现象的存在。在同时存在空间和时间周期性的情况下，电磁波谱被描述为一个四维立方体，定义了一个有效布里渊区。在空间周期和时间周期不一致的情况下，存在完全分散的点谱。
2006-10-18 physics.class-ph 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
Fast Computation of Scattering by Isolated Defects in Periodic Dielectric Media
二维周期性介质中孤立缺陷的电磁散射问题是电动力学中的一个重要研究课题。目前的方法来计算这种散射依赖于玻恩近似及其准解析扩展，或\emph{ab-initio}计算，需要大的域的大小，以减少边界条件的影响。玻恩近似及其扩展的范围是有限的，而从头算方法遭受其高数值成本。在本文中，我介绍了一个混合计划，其中的一个有效的局部电极化率张量的缺陷估计有效地解决反问题。估计张量嵌入到一个S-矩阵公式的基础上的互易定理。通过这种嵌入，缺陷的S矩阵的计算仅需要背景的单位单元中的场解。在实践中，该方案减少了近两个数量级的计算成本，而牺牲很少的精度。该方案表明，统计估计可以从廉价的计算中捕获足够的信息来计算远场的量。我概述的基本理论和算法进行计算的高介电对比度材料，包括金属。我证明了这种方法的能力与纳米电子电路的光学检查的例子，玻恩近似失败，其扩展的现有方法也不适用。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
