Electromagnetic polarization controlled perfect switching effect with high refractive index dimers. the beam-splitter configuration
小于波长的高折射率（HRI）电介质颗粒，孤立的或形成一个设计的合奏是理想的候选人，作为新的多功能元件，用于构建光学器件。它们的方向性效应传统上是通过前向和后向测量来分析的，即使这些方向不适合于实际目的。在这里，我们提出了明确的实验证据，在微波范围内，HRI球形粒子的二聚体，一个完美的开关效应（完美的手段关闭=零强度）观察到这些方向的相互粒子的电/磁相互作用的结果。二元状态取决于激发偏振（偏振切换）。它的分析是通过在垂直于入射方向的检测方向上的散射辐射的线偏振度进行的：分束器配置。麦克斯韦方程组的标度性质允许我们的结果推广到其他频率范围和尺寸尺度，例如，可见光和纳米尺度。
2016-06-07 physics.optics
Resonant helicity mixing of electromagnetic waves propagating through matter
对偶散射体保持入射场的螺旋性，而反对偶散射体则完全翻转入射场。在线性电磁散射理论的背景下，我们给出了无源反对偶散射体不存在的一个完全一般的证明。然而，我们发现，满足折射率匹配条件的散射体非常有效地翻转场的螺旋度，而不与能量守恒定律相矛盾。此外，我们发现，这个条件是成对的阻抗匹配条件在几个上下文中的电磁学，特别是在菲涅耳和米氏散射问题。最后，我们表明，折射率匹配的介质上的传播电磁波诱导共振螺旋混合。我们得出这一结论，通过确定折射率匹配条件导致避免能级交叉的现象。我们的贡献不仅结束了纳米光子学界的历史讨论，而且还开辟了超材料和粒子物理领域的新可能性。
2023-02-06 physics.optics
Classification of Topological Phase in 2D Photonic Continuous Media Using Electromagnetic Parameters
School of Physics & State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院及光电材料与技术国家重点实验室）
本研究基于电磁参数构建拓扑指数并建立相图，揭示二维双各向异性光子连续介质的拓扑性由指数符号决定，并通过模拟验证了拓扑边缘态的鲁棒传播。
2023-04-16 physics.optics
From Positive- to Negative-Index Materials: Transitional Phenomena
研究了介电常数和磁导率线性变化的正折射率和负折射率材料之间的过渡层中电磁场的传播。结果表明，在斜入射时，TE波和TM波的分量在介电常数和磁导率都等于零的点附近表现出奇异行为。在这种情况下，即使在无限小的损耗值下也会发生电磁场能量的有限耗散。这些结果适用于更广泛的一类非均匀异向材料，并可能为在异向材料中实现低强度非线性光学提供一个新的平台。
2008-04-08 physics.optics
Electromagnetic modes in dielectric equilateral triangle resonators
分析了介质腔的谐振电磁模式，介质腔的截面为等边三角形，折射率为n，周围是折射率为n '的均匀介质。场限制仅在保持内部电磁场的全内反射所需的要求下确定，与腔体外部的指数衰减的倏逝波相匹配。被认为是二维电磁学，与垂直于截面的坐标没有依赖性，因此，独立的横向电（TE）和横向磁（TM）的极化分别描述。六个平面波的线性组合在腔内是足够的，其波矢量通过120度旋转相关，并且其相位通过菲涅耳反射系数相关。一般情况下，当折射率比N=n/n'接近2时，模谱变得稀疏，最小模频率迅速增加。对于特定的量子数和N，TM模式的频率低于TE模式。假设倏逝边界波在三角形顶点处逃逸，则TE模式通常被发现具有比TM模式更大的腔内场约束和高得多的品质因数。
2005-07-02 physics.optics
Gradient-index nanophotonics
证明了在有耗介质中，当介质的介电常数连续变化时，一种新的低损耗表面电磁波可以沿平面传播。类似于表面等离子体激元，该波的波长可以比自由空间中的光波长短得多，这可以使其能够应用于超分辨率显微镜和纳米光刻技术。然而，与通常使用非常有限数量的低损耗光学材料构建的基于等离子体的纳米光子器件不同，新发现的表面波类别可以由更广泛的损耗介质支持。石墨等材料似乎是紫外纳米光子学应用的理想材料。在电磁波谱的相反侧，类似的长距离表面电磁无线电波能够沿着沙质海床在水下传播，这可以实现有效的水下无线电通信和成像。
2021-02-18 physics.optics
Interaction of Electromagnetic Radiation with Luminal Mirror
研究折射率调制以光速运动时与电磁波的相互作用，发现入射波依频率发生完全透射、形成驻波或频率上移的完全反射，短脉冲转化为含三部分的波包，调制消失时释放高频辐射。
2023-10-11 physics.optics
Negative group velocity and three-wave mixing in dielectric crystals
研究了Stokes电磁波光参量放大的特殊特性，这种特性源于两个负群速度的普通电磁波和一个负群速度的后向声子的三波混频。与负折射率等离子体超材料中的对应物的相似性和利用反向传播的普通电磁波以及电磁和声学声子波的差异被示出。它们源于负色散光学声子的落后性。非线性光学光子器件的性质类似于那些预测的负折射率超材料的建议。
2011-04-05 physics.optics
Singularities and Poincaré Indexes of Electromagnetic Multipoles
电磁多极子已被广泛采用作为整个光子学的基本语言，其一般特征，如辐射模式和偏振分布是一般已知的，而它们的奇异性和拓扑性质大多已被遗忘。在这里，我们映射所有的奇性多极辐射的不同的订单，确定其指数，并明确显示整个动量球的指数和总是$2$，符合庞加莱-霍普夫定理。基于这些性质，我们可以将连续谱中束缚态的形成归因于多极奇点与开放辐射通道的重叠。这一发现揭示了多极奇点指数与这些束缚态拓扑荷之间的微妙联系，揭示了它们本质上是相同的。我们的工作融合了多极和拓扑的两个基本和广泛的概念，这可能会为光子学内外的许多多极相关领域带来不可预见的机会。
2019-03-04 math-ph math.MP physics.optics
Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic dielectrics
我们研究电磁波在单轴晶体中的传播，其中光轴的方向横向变化，后者与传播方向处处正交。在这样的几何结构中，场不经历折射率梯度，但它获得了横向调制的潘查拉特南-贝里相位，即源自自旋-轨道相互作用的几何相位。我们表明，几何相位与传播的周期性演变产生一个不变的有效潜力。在某些配置中，该几何相位可以提供横向限制和波导。对完整的麦克斯韦方程组的数值模拟的理论研究结果进行了测试和验证。我们的研究结果介绍和说明的作用，几何相位电磁传播的距离远远超过衍射长度，铺平了道路，一个全新的家庭导波和波导不依赖于折射率剪裁。
2017-03-06 physics.optics
Field theory description of the non-perturbative optical nonlinearity of epsilon-near-zero media
提出基于Feynman路径积分与Born-Infeld拉格朗日量的非微扰场论，描述ENZ及ITO介质的强光学非线性与饱和效应。
2023-12-07 physics.optics
Propagation of the surface plasmon polaritons through gradient index and periodic structures
本文研究了表面电磁波在金属表面上的传播。我们表明，强烈的辐射损耗典型的表面波散射时，可以大大抑制单一的介电步骤被取代的梯度折射率或周期性的层状结构。
2010-04-01 physics.optics
A robust and efficient method to calculate electromagnetic modes on a cylindrical step-index nanofibre
King’s College London（伦敦国王学院）
本研究提出了一种稳健高效的半解析方法，用于计算纳米光纤中的电磁模式，通过解析简化问题并避免数值零空间计算，提高精度和效率。
2026-02-16 physics.optics
Magnetically tunable zero-index metamaterials
零折射率超材料（ZIM）的特点是在任意形状的大面积上具有均匀的电磁模式，使得许多应用成为可能，包括具有任意形状的高透射超耦合器、用于非线性光学的方向无关相位匹配以及许多量子发射体的集体发射。然而，迄今为止报道的大多数ZIM都是无源的，没有对其电磁特性进行动态调制的方法。在这里，我们设计和制造的磁性可调ZIM组成的钇铁石榴石（YIG）柱夹在两个覆铜板在微波政权。通过利用YIG的Cotton-Mouton效应，超材料成功地在无隙状态和带隙状态之间切换，导致超材料的零折射率相和单个负相之间的“相变“。使用S形ZIM超耦合器，我们实验证明了一个可调谐的超耦合状态，在9 GHz的低本征损耗为0.95 dB和高达30.63 dB的高消光比。我们的工作使ZIM的电磁特性的动态调制，使可调谐线性，非线性，量子和非互易电磁器件的各种应用。
2022-06-09 physics.app-ph physics.optics
The role of symmetrical inhomogeneity in problems of electromagnetic wave propagation
具有对称不均匀性的介质由于当电磁波传播通过这种介质时发生的许多效应而引起了极大的兴趣。一般来说，某种介质的不均匀性意味着介质的折射率不是恒定的，并且具有某种空间依赖性。这些类型的介质被称为梯度折射率（GRIN）介质。GRIN光学描述了与GRIN介质相关的不同光学效应。GRIN光学检查与介质和/或材料的折射率梯度相关的不同现象。在这种材料中传播的电磁波产生许多效应，这些效应被用来制造透镜、光纤和其他器件。对称不均匀性是指介质或材料的不均匀性不是位置的任意函数，而是具有某种对称性的情况。在这篇论文中，我们的主要重点是两种类型的非均匀介质。首先，我们研究光子晶体，这是一种折射率周期性变化的光学结构。另一种类型的不均匀性，即检查，是当介质的折射率是位置的连续函数的情况下。此外，中心焦点是给具有不同的对称性的配置文件。具体来说，我们调查的影响发生在麦克斯韦鱼眼轮廓，具有球对称性，以及一个扩展的对称性，将在第3章和第4章进行深入研究。
2022-08-29 physics.class-ph physics.optics
Perspective on real-space nanophotonic field manipulation using non-perturbative light-matter coupling
在纳米工程光子结构中实现大值的光-物质耦合可以导致多个光子共振，从而有助于相同混合极化激元模式的最终特性。我们开发了一个通用的理论，描述多模光物质耦合系统的降维，我们探索他们的新现象，验证我们的理论对数值电磁模拟的预测。一方面，我们讨论了与极化激元的多模性质有关的光谱特征。另一方面，我们展示了不同光子共振之间的干涉如何修改与每个极化激元模式相关的电磁场的实空间形状。我们认为，工程纳米光子谐振器的可能性，以最大限度地提高多模混合，并通过施加的外部场改变极化激元模式，可以允许动态实空间剪裁的亚波长电磁场。
2022-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Negative Refractive Index in Hydrodynamical Systems
我们讨论了流体力学描述的有限电荷密度系统中奇异电磁现象的存在。我们发现，这样的系统一般具有负折射率的低频电磁波，即能量通量和波的相速度在相反的方向传播。我们评论可能的唯象应用，侧重于夸克-胶子等离子体。
2011-07-06 hep-ph hep-th physics.optics
Coupling Analysis of Electromagnetic Field Transverse Magnetic (TM) on 2D Photonic Crystals with Symmetrical Refractive Index Defect Using Tensor Green Method
光子晶体是具有周期性变化的折射率或介电常数的介电材料，从而阻止具有特定频率和方向的光的传播。该频率范围被称为光子带隙（PBG）。如果在光子晶体中取一根棒来改变光子晶体的结构，就可以得到波导。在给定的参数下，在波导通道周围设置对称缺陷结构，波导与腔体之间发生耦合。耦合是指在光子晶体中传输部分或全部的电磁场取决于电磁场的频率。格林张量法可以用来计算二维光子晶体中的总电场。借助MATLAB程序可以实现二维光子晶体总电场的可视化计算。通过对文献的分析，结合带隙图和缺陷处的场能量分析，发现耦合发生时产生最大能量的有效频率在带隙的中间频率区间。
2011-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Perturbative Unidirectional Invisibility
我们概述了一个一般的微扰方法评估散射功能的有限范围内的复杂的潜力，并使用它来检查复杂的矩形势垒扰动。在光学中，这些对应于$n(x)=n_0+f(x)$形式的调制折射率分布，其中$n_0$是实数，$f(x)$是复数值，而$|f(x)|\ll1\leq n_0$是复数值。我们给出了一个全面的描述这种媒体的单向不可见的现象，证明了五个一般定理，其实现在${\cal PT}$对称和非${\cal PT}$对称材料。特别是，我们建立了单向不可见的${\cal PT}$对称的样品，其折射率具有恒定的实部的不可能性，并显示如何一个简单的缩放变换的单向不可见的${\cal PT}$对称的指数分布与$n_0=1$可用于生成一个层次的单向不可见的${\cal PT}$对称的指数分布与$n_0>1$。有关$n_0>1$的单向不可见性的结果开辟了这种现象在各种活性材料的实验研究的方式。作为我们的一般结果的应用，我们表明，与$n(x)=n_0+ζe^{iK x}$，$ζ$和$K$实数，和$|ζ|\ll 1$的介质可以支持单向不可见性只有$n_0=1$。然后，我们构建了$n(x)=n_0+\sum_\ell z_\ell e^{iK_\ell x}$形式的单向不可见折射率分布，其中包括$z_\ell$复合物、$K_\ell$实数、$|z_\ell|\ll 1$和$n_0>1$。
2015-07-08 physics.optics quant-ph
Resonant generation of electromagnetic modes in nonlinear electrodynamics: Quantum perturbative approach
本文基于纯量子场论研究了Euler-Heisenberg电动力学中封闭腔内高次谐波的共振生成，发现三量子合并过程振幅恒为零，而特定纵横比下的双量子散射过程振幅非零，支持了有效场论下的共振生成结果。
2023-10-19 hep-th physics.optics quant-ph
Metamaterials and Negative Refractive Index
该研究综述超材料的最新进展，其人工构造特性可展现传统材料不具备的电磁特性（如人工磁性、负折射率），为实现新的奇异电磁现象提供可能。
2025-07-08 cond-mat.other physics.optics
Electromagnetically induced invisibility cloaking
隐形隐身对隐身介质的折射率分布施加了严格的条件，必须满足这些条件才能成功隐藏物体。第一次实验性的隐身演示使用了人造超材料来应对这一挑战。在这项工作中，我们展示了如何一个简单得多的电磁感应透明技术可以用来实现部分，{ \it地毯}在原子蒸气或固体的光学频率隐身。为了产生低吸收与折射率的强修改的期望组合，我们使用具有诱导的磁电交叉耦合的手性介质。我们证明，高对比度的正折射率可以通过微调材料与梯度磁场和计算所需的参数来构建地毯斗篷。
2012-06-18 physics.optics quant-ph
Electromagnetic Energy, Momentum, and Angular Momentum in an Inhomogeneous Linear Dielectric
在先前的工作中，Optics Communications 284（2011）2460- 2465，我们考虑了具有抗反射涂层和由准单色场在法向入射下照射的空间均匀折射率的电介质。利用电磁能量密度和Gordon动量密度的连续性方程，构造了封闭系统的无痕对称能量-动量张量。在这项工作中，我们放宽了条件的均匀折射率，并考虑一个电介质的空间变化的折射率是独立的时间，这基本上是一个机械刚性的电介质由于外部约束。利用能量密度和Gordon动量密度的连续性方程，我们构造了一个对称的能量-动量矩阵，它的四维发散度等于广义Helmholtz力密度四维矢量。假设能量-动量矩阵在时空坐标变换的对称群下具有张量变换性质，我们导出了总能量、动量和角动量的全局守恒律。
2015-02-11 physics.class-ph physics.optics
Quantum description of electromagnetic fields in waveguides
利用量子理论，研究了光场在非均匀介质中的传播，并将此方案应用于波导中的传播光场。我们引入了场原子相互作用的哈密顿量，并利用量子光学方法推导了折射率。我们表明，在不同材料之间的界面处的光场的透射和反射可以用归一化的菲涅耳系数来描述，并且这种表示与分束器算子有关。然后，我们研究了两种类型的平板波导：阶跃折射率和渐变折射率的光场的传输特性。波导被分成多个层来表示光场的空间依赖性。我们可以使用这个过程来计算波导中任意体积中的光子数。利用该方法，揭示了波导中弱光场的量子特性，而具有较高振幅的相干态简化为经典波导光学的表示。
2015-10-23 physics.optics quant-ph
Creating double negative index materials using the Babinet principle with one metasurface
超材料是一种图案化的金属结构，它允许获得一种新的电磁响应，负折射率，这是天然材料不可能实现的。利用巴比涅原理，在金属板上蚀刻互补开口环谐振器（SRR），以提供具有垂直方向的负ε。在这里，我们提出了一种新的设计，蚀刻在金属板，以提供负的磁导率μ，垂直方向。这种平面超材料的组合电磁响应（其中负μ来自孔并且负ε来自连续金属板的其余部分）允许实现仅具有一个超表面和强透射的双负折射率超材料（NIM）。这些设计可用于制造微波和光学波长的NIM以及三维超材料。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Can we observe non-perturbative vacuum shifts in cavity QED?
本文通过两种简化腔QED模型解析推导基态能量，证明高阻抗模式可显著增强真空诱导修正，从而在原则上使光与物质相互作用进入非微扰区域。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design of resonators using materials with negative refractive index
通过优化设计，我们表明，非均匀的电磁谐振器，几乎均匀的场强和高达两倍的能量密度的传统结构是可能的，通过利用负折射率材料的属性。材料.我们证明，使用负折射率材料，有可能使传输系数的半高宽（FWHM）与腔长L无关。
2008-05-06 physics.comp-ph physics.optics
Anderson localization of electromagnetic waves in three dimensions
本研究通过大规模数值模拟，首次证明了矢量电磁波在三维金属球随机堆积中的安德森局域化，而电介质球中未观察到，为三维光局域化研究开辟了新途径。
2022-09-15 cond-mat.dis-nn physics.optics
Refractive index and generalized polarizability
我们调查的作用，延迟校正的偏振度和折射率。我们发现，经典的电磁理论的介电常数的非局部性需要相应的修改。这种非定域性应考虑到在解释的光学活性的准确测量。
2019-04-30 physics.atom-ph physics.class-ph physics.optics
(3+0)D electromagnetic solitons and de Broglie's ''double solution''
众所周知的光丝是在各种介质中获得的，这些介质的折射率在电场饱和之前增加;加上一个小的扰动，该扰动随着磁场增加折射率，并且忽略吸收，丝弯曲并闭合成环面。从（2+1）维孤子到（3+0）维孤子的这种变换表明了这些孤子的存在，而一个完整的研究，在更大的磁效应下，将需要数值计算，起点可能是扰动的弯曲灯丝。规则细丝中的能量通量几乎是一个“临界通量”，它稍微依赖于外场，因此（3+0）D孤子的能量是定量的，但可能会受到外部相互作用的轻微影响.孤立子的近似线性部分，即倏逝波，部分被Young孔透射，形成透射和反射的干涉图样，因此折射率变化引导孤立子的其余部分，就像德布罗意的导频波一样。纯电磁场在真空中产生的电子-正电子对表明了高能真空的非线性;假设这种非线性是方便的，基本粒子可能是（3+0）维孤子或轻子弹，因此它可能与超弦理论有关。
2002-01-02 math-ph math.MP physics.optics
