Scattering by a nihility sphere
A. Lakhtakia
在用平面波进行询问时，虚无球的后向散射效率为零，其消光和前向散射效率高于理想导电球。
On interrogation by a plane wave, the back-scattering efficiency of a nihility sphere is identically zero, and its extinction and forward-scattering efficiencies are higher than those of a perfectly conducting sphere.
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。
继续探索
Scattering by a nihility cylinder
无限长圆形截面的虚无圆柱的总散射和消光效率是相同的，与垂直入射平面波的偏振态无关。
Electromagnetic scattering by homogeneous, isotropic, dielectric-magnetic sphere with topologically insulating surface states
将均匀各向同性介质磁球电磁散射的Lorenz-Mie公式推广到包含表面导纳为$γ$的拓扑绝缘表面态。推导了散射场相量系数相对于入射场相量系数的展开式。这些膨胀系数被用来获得分析表达式的总散射，消光，前向散射和后向散射的球体的效率。共振存在相对较低的值的$γ$，当球是非耗散或弱耗散。对于大值的$γ$，散射特性接近于完美的导电球，无论球是由耗散或非耗散材料组成，也无论该材料是否支持具有正或负相速度的平面波传播。
Light scattering by a vacuum-like sphere with magnetoelectric gyrotropy
推导了具有磁电回转性的类真空球电磁散射的精确跃迁矩阵。当球的磁电旋向性矢量与入射平面波的电场或磁场共平行或反平行时，总散射和前向散射效率都比磁电旋向性矢量与入射平面波的传播矢量共平行时低.后向散射是不存在的，当传播矢量是co/anti-proneel的磁电回转矢量。
Unveiling the scattering behavior of small spheres
探索小球体散射行为的经典方法是用泰勒级数展开近似Mie系数。这个实验提供了大量有见地的结果，主要是支持局部等离子共振的小球体。然而，许多散射方面仍然是未知的，特别是关于磁共振。在这里，提出了一种替代的系统anastrics的基础上的Padé近似的米氏系数。结果揭示了第一次磁共振的自调节辐射阻尼机制的存在和高阶多极子的新的一般共振方面。因此，一个系统的方法来探索的散射行为的介绍，锐化我们的理解球的散射行为和它的紧急功能。
Dielectric spheres with maximum forward scattering and zero backscattering: A search for their material composition
表现出零后向散射但在前向方向上具有大散射截面的纳米颗粒应该在像太阳能电池的光子器件中作为光衍射元件发挥关键作用。使用米氏理论，我们解决无损介质球，最近报道具有磁介电响应的照明波，并分析其散射截面连同其零向后散射条件。我们发现，有一个最佳的颗粒折射率（m = 2.47），这产生最大的前向散射没有向后光的散射。
Electric and magnetic dipolar response of Germanium spheres: Interference effects, scattering anisotropy and optical forces
我们解决散射截面，其后果，亚微米锗球。结果表明，有一个很宽的窗口，在近红外线的光散射这些粒子是充分描述了他们的感应电和磁偶极子。通过这种方式，我们观察到显着的各向异性散射角分布，以及零前向或后向散射强度，直到最近才在理论上证明了这一点仅适用于假设的磁介电球体。此外，有趣的新的影响，施加在这些对象上的光学力现在获得。
The role of the angular momentum of light in Mie scattering. Excitation of dielectric spheres with Laguerre-Gaussian modes
提出了一种利用拉盖尔-高斯光束增强可见光区散射电磁场波纹结构的方法。这些增强的波纹的位置以及它们的线宽可以使用不同的光束和球体的尺寸来控制。
Thermal hysteresis in scattering by vanadium-dioxide spheres
二氧化钒（VO2）从纯单斜晶系转变为纯四斜晶系，从58摄氏度加热到72摄氏度，转变是可逆的，但滞后。在电磁方面，如果自由空间波长小于1100 nm，则VO2从耗散电介质转变为另一种耗散电介质，但是如果自由空间波长超过1100 nm，则从耗散电介质转变为等离子体金属（反之亦然）。计算VO2球的消光、总散射、吸收、辐射压力、后向散射和前向散射效率，我们发现在（i）自由空间波长小于1100 nm的前向散射、后向散射和吸收效率，以及（ii）前向散射、后向散射、总散射、以及对于大于1100 nm的自由空间波长的吸收效率。真空和零介电常数准态发生在58摄氏度和72摄氏度之间，当四氧化钒VO2是一种等离子体金属时，在热滞后的加热分支上各一次，在冷却分支上各一次。但是，这六个效率都没有显示出两个准态之间的显着差异。
Scattering characteristics of relativistically moving concentrically layered spheres
同心分层球体的能量消光截面随着多普勒频移使球体的共同移动惯性参考系中的入射信号的频谱内容朝向或远离球体的共振而随速度变化。空心金纳米球的计算表明，能量消光截面是高的多普勒频移移动入射信号的光谱内容在共同移动的框架附近的球的局域表面等离子体共振的波长。三层球体的能量消光截面由一个橄榄石硅酸盐核心包围的多孔和磁铁矿层，这是用来解释灭绝引起的星际尘埃，也强烈地依赖于速度。对于这个球，计算表明，能量消光截面是高的多普勒频移移动附近的橄榄石硅酸盐的两个本地化的表面声子共振在9.7 $μ$ m和18 $μ$ m的入射信号的光谱内容。
Ideal Kerker scattering by homogeneous spheres: the role of gain or loss
我们重新审视最近的工作[物理学。\textbf{125}，073205（2020）]，其研究光学增益或损耗（由各向同性复折射率表征）如何影响精确为零后向散射的理想Kerker散射。在那里，它已被严格证明，对于非磁性均匀球与入射平面波，无论是增益或损失禁止这种理想的Kerker散射，提供了只有一个特定的顺序的电和磁多极存在和其他多极的贡献都可以精确地为零。在这里，我们揭示了，当两个多极子的一个固定的顺序是完全匹配的相位和幅度，多极子的至少未来两个订单不可能被调谐到所有精确零，甚至完全匹配，因此不能直接产生理想的Kerker散射。此外，我们进一步证明，当不同阶的多极子同时考虑，损失或增益可以作为一个有益的，而不是有害的贡献因素，为消除后向散射。
van de Hulst Essay: Geometric-phase portrayal of electromagnetic scattering by a three-dimensional object in free space
本文提出利用几何相位图示自由空间中三维物体电磁散射特性，通过分析不同球体的散射特性，展示其在反散射问题中的应用潜力。
Optical trapping of anti-reflection coating-coated spheres
从理论上提出并实验证明，减反射膜可以捕获高介电球体，同时增强横向光力。在这里，通过明确地计算梯度力和散射力，我们严格地表明，这些主要是由于后向散射的抑制而导致的散射力的减少的后果，以及由于整体颗粒尺寸的增加而导致的梯度力的增强。散射力的减小可以在射线光学理论以及米氏理论内理解。涂层方法仅适用于被消球差光束捕获的球形粒子，并且它一般不起作用。
Spectral theory of electromagnetic scattering by a coated sphere
在本文中，我们介绍了一种替代的表示电磁场散射的均匀球覆盖均匀厚度的均匀层。具体来说，我们扩大了散射场使用一组模式，是独立的涂层的介电常数，而膨胀系数是简单的有理函数的介电常数。我们开发的理论代表了一个框架，用于分析等离子体和光子模式和一个简单的方法来设计涂层的介电常数，以追求规定的定制的散射场。为了说明这种方法的实际意义，我们设计的涂层的介电常数为零的背散射或规定的多极阶的散射场，并最大限度地提高电场组件在一个给定的空间点。
Rainbows in homogeneous and radially inhomogeneous spheres: connections with ray, wave and potential scattering theory
本章试图总结射线理论、波动理论和势散射理论之间存在的一些直接和间接联系。这种联系在过去已经被注意到，并在某种程度上被利用，但作者认为，在这方面还有更多的工作要做。本文为今后进行更详细的分析提供了框架。为了更好地理解一个主题，从尽可能多的补充描述层次来审查它往往是有价值的，这就是这里的目标。在部分工作的Nussenzveig，锁，德拜和其他人，数学性质的彩虹是讨论从几个角度。主弓是从具有恒定折射率n的球形液滴散射可能发生的最低阶弓，但是当球体径向不均匀时可能存在零阶（或直接透射）弓。折射率分布自动定义了散射势，但与标准量子力学形式相比有显着差异：势依赖于k。这样做的结果是，这个系统没有束缚态。本文讨论了势阱散射的谐振模与电磁射线在透明（或介质）球中的行为之间的对应关系。相关散射矩阵的极点和鞍点与球体内和球体外产生的电磁隧穿、共振和弓形有着非常深刻的联系。在常数n的情况下，各种数学和物理观点之间的联系最容易理解，从而为径向不均匀球体（和圆柱体）中任意阶弓的这些描述提供了可能的扩展。
Directional Fano Resonances at Light Scattering by a High Refractive Index Dielectric Sphere
在这项研究中，我们报告的实验证据的定向Fano共振的散射的平面，线偏振电磁波的均匀介质球具有高折射率和低损耗。我们观察到一个典型的非对称Fano分布的强度散射，实际上，任何给定的方向，而整体消光截面仍然是洛伦兹。这一现象是由选择性激发的电偶极模和电四极模的干涉引起的。通过适当选择入射波的频率来实现激发的选择性。由于麦克斯韦方程组的标度不变性，在这些实验中，我们通过在微波范围内直径为18 mm的球形颗粒的等效散射来模拟由普通超导材料（Si、Ge、GaAs、GaP）制成的纳米颗粒对可见光和近红外辐射的散射。发展的理论来解释实验扩展了传统的法诺方法的情况下，当两个干扰分区共振。实验结果与理论计算结果吻合较好。
Identifying regions of minimal back-scattering by a relativistically-moving sphere
本文在螺旋度基下分析相对论运动球体的背向散射，导出第一 Kerker 条件的相对论表述，并通过优化 Mie 角找到使背向散射能量低至平均散射能量 0.016% 的多种组合，为光帆等超表面设计提供理论依据。
Realizing broadband electromagnetic transparency with a graded-permittivity sphere
基于广义Mie散射理论和全波条件下的数值模拟，通过精心设计的介电常数梯度球，实现了宽带电磁透明现象，该球在很宽的频率范围内具有极低的散射截面。通过研究极化随频率的变化，揭示了动态极化抵消现象。此外，为了减少实验中实现宽带透明的苛刻条件，本文还提出并验证了一种合理设计的多壳层球。
Retrieving refractive index of single spheres using the phase spectrum of light-scattering pattern
在WKB近似下，分析了球的角分辨光散射图（LSP）的复傅里叶谱的行为。具体来说，我们表明，在振幅谱的主峰的相位值几乎平方依赖于粒子的折射率，这是通过使用WKB近似和严格的Lorenz-Mie理论的数值模拟证实。基于这些结果，我们构建了一种使用主峰位置和此时的相位值表征聚苯乙烯珠的方法。我们测试了噪声合成LSP和扫描流式细胞仪测量的真实数据的方法。在这两种情况下，光谱方法与参考非线性回归方法一致。前一种方法导致检索粒子特性的可比误差，但比后者快300倍。谱方法的唯一缺点是由于相位缠绕而需要先验设置的粒子特性的有限操作范围。因此，它的主要应用领域是快速和精确的特性变化范围小的球体。
Multiple Kerker anapoles in dielectric microspheres
高折射率介质球在以偶极模为主的光谱范围内具有显著的光散射特性。然而，这些属性中的大多数是不存在的平面波照明下的较大的球体。在这里，我们建议解开偶极制度，无论球的大小和折射率的照明与纯偶极场。这种类型的照明确保球体的散射响应是纯偶极的。在这种情况下，我们表明，Kerker条件不仅与对偶对称性和一个强大的向后向前的不对称光散射，但也出现非辐射源：所谓的混合anapole。最后，我们表明，所有上述散射功能下偶极照明是可重复的实验接近紧聚焦高斯光束。
Polarizability of Radially Inhomogeneous Subwavelength Spheres
在这项工作中的亚波长核壳球的极化率被认为是，壳表现出径向不均匀的介电常数分布。本文用散射势和相应的散射振幅来表示定常极化率的数学处理。作为结果，极化率的一般表达式作为径向不均匀性函数的函数。所提取的通用模型被应用于两种特定情况，即，公知的幂律分布和表现出指数径向依赖性的一类新的介电常数分布。所提出的分析以一种简单的方式量化的不均匀性的影响，允许直接实施自然或人为发生的介电常数不均匀性的范围内和超越超材料范例的广泛应用。此外，所描述的分析开辟了通向纳米级梯度折射率等离子体激元粒子的电动散射效应的唯象和第一原理建模的途径。最后，这样的描述可以很容易地用于基准的新的计算方法，将非均匀材料或逆散射的目的。
Controllable transport mean free path of light in xerogel matrixes embedded with polystyrene spheres
通过溶胶-凝胶技术制成的干凝胶基质嵌入聚苯乙烯球以促进光的多次光的散射。改变基质内球体的浓度允许调节材料内光的传输平均自由路径。相干后向散射测量表明，从90至600 nm的范围内的运输平均自由程是很容易实现的。矩阵折射率的测定允许直接比较多次散射和米氏理论。这种可调扩散溶胶-凝胶衍生的样品可以进一步优化为随机激光材料。
Cascades of Fano Resonances in Scattering by a Mesoscale Spherical Particle in the Superresonance Mode
宽带光照射介电球使得揭示与超共振模式相关的新效应成为可能。这些包括产生高阶Fano共振级联的可能性。品质因数的阶数为Q=10^7。宽带光照明下介尺度介质球的超共振子衍射场局部化（例如，在400 - 700 nm波段（n=1.5-1.9）和1500 - 1600 nm波段（n=3.47）进行了研究。建立了超共振峰的准周期性条件。示出了Fano级联的振幅调制对球的折射率的依赖性。这些结果对于深入理解超共振模式的超分辨机制具有重要意义，并在其他领域有着巨大的应用潜力。
Metamaterial control of stimulated Brillouin scattering
使用完整的光声数值模拟，我们证明了增强和抑制的SBS增益的超材料，包括一个亚波长立方阵列的介电球悬浮在介电背景材料。我们开发了一个一般的理论框架，并提出了几个数值例子，使用技术上重要的材料。对于硅中的As $_2$ S $_3$球，与纯硅相比，我们实现了超过一个数量级的增益增强，并且对于硅中的GaAs球，获得了完全抑制。As $_2$ S $_3$玻璃的增益也可以通过嵌入二氧化硅球来强烈抑制。示出的增益系数的组成项依赖于在一个复杂的方式上的填充分数。我们发现电致伸缩是体相介质中SBS控制的主要效应。
Optimal plasmonic multipole resonances of a sphere in lossy media
给出了嵌入在有耗周围介质中的旋转不变介质球的等离子体多极子吸收和散射的基本上界。一个专门的米氏理论是为此目的而开发的，当与相应的广义光学定理相结合时，得到一个优化问题，这是明确解决的直接分析。特别地，吸收截面在相关的Mie（散射）参数中是凹二次型，并且凸散射截面可以通过使用约束吸收为非负的拉格朗日乘子来最大化。对于均匀球，Weierstrass准备定理被用来建立的存在性和唯一性的等离子体奇异性和明确的渐近表达式给出的偶极子和四极。结果表明，对于色散介质中均匀介质小球的多极吸收和散射，最佳无源材料分别近似地表示为相应极点位置的复共轭和实部。数值例子来说明的理论，包括与等离子体偶极子和四极共振获得的金，银和铝纳米球的基础上，这些金属的一些特定的Brendel-Bormann（BB）介电模型的比较。%的金、银和铝。基于这些BB模型，有趣的是注意到金属球可以在特定频率下以特定尺寸调谐到最佳吸收。
Ewald sphere construction for structural colors
产生非彩虹色印象的无序结构已被证明具有其折射率分布的球形傅立叶变换的特征。我们确定的方向和效率的散射薄膜从这样的结构与Ewald球建设的帮助下，从一阶散射近似。通过这种方式，我们提出了一个简单的几何论证，为什么这些结构非常适合产生短波长的颜色，如蓝色，但阻碍产生长波长的颜色，如红色。我们还数值合成一个模型结构，致力于在倒易空间中产生一个尖锐的球壳。这种结构的反射率预测的一阶近似相比，直接的电磁模拟。结果表明，埃瓦尔德球结构构成一个简单的几何工具，可以用来描述和解释重要的光谱和方向的反射率的功能。结果表明，在薄膜中的全内反射与定向散射相结合，可以用来获得长波长的结构色。
Super-enhancement focusing of Teflon sphere
聚四氟乙烯（Teflon，PTFE）球在太赫兹（THz）波段具有低损耗特性，可作为聚焦透镜应用于成像和传感领域。本文分析计算了不同低损耗水平下Teflon球的场强和聚焦参数，发现在特定尺寸参数的球中存在一种超增强聚焦效应，它可以激发出比入射辐射强约4000倍的场强，并具有克服衍射极限的巨大潜力，尽管对Teflon损耗的大小很敏感。通过对散射振幅的分析，证明了单阶模在内部电场或磁场中的强散射是引起这种现象的主要原因。
Depolarization dyadics for truncated spheres, spheroids, and ellipsoids
本文推导了截断球体、扁球体和椭球体的去极化并矢表达式，并利用Hölder连续性条件确定坐标系原点，拓展了小粒子散射与复合材料均匀化理论可处理的粒子形状范围。
Unveiling dipolar spectral regimes of large dielectric Mie spheres from helicity conservation
控制电介质粒子散射光的电磁螺旋性和方向性对于全介质光学和光子学中的各种感兴趣的现象学至关重要。在这封信中，我们表明，高指数介质米氏球散射的电磁螺旋度的守恒可以用作探测纯多极光谱区域，特别是偶极性质，超出其假定的光谱间隔。这一发现揭示了偶极行为不一定限于小颗粒，与现有技术的现状形成鲜明对比。有趣的是，我们证明了对于小颗粒极限中的特定纳米球预测的最佳前向光散射条件实际上在无限数量的折射率的固定x尺寸参数下得到满足
Electromagnetic Scattering by Spheres of Topological Insulators
系统研究了拓扑绝缘体（TI）球的电磁散射特性。在瑞利散射和米氏散射两种情况下，都发现了由TI的拓扑磁电效应（TME）引起的非常规后向散射。这种增强的后向散射可以通过引入阻抗匹配的背景来实现，该背景可以抑制体散射。对于交叉极化散射系数，有趣的反共振被发现在米氏散射制度，其中的TME效应引起的交叉极化电磁场被困在TI球。在瑞利极限下，可以通过测量散射波的远场电场分量来确定TI的量子化TME效应。
Gaussian pulse scattering by a chiral spherical shell
研究高斯脉冲与手性球壳的散射机制，通过计算消散、总散射和吸收效率，探讨壳体厚度与圆极化状态的影响。
Non-Rayleigh limit of the Lorenz-Mie solution and suppression of the scattering by the spheres of negative refractive index
研究了负折射率材料球的光散射。我们表明，光的散射效率并不总是服从众所周知的瑞利定律$Q_{\rm sca}\sim1/λ^4$的尺寸参数的小值，但可以是波长无关的$Q_{\rm sca}\sim const$，甚至随着波长的$Q_{\rm sca}\simλ^2$。此外，还发现半径与入射波长相当的球可以抑制任意方向的散射，特别是前向散射。它可以被认为是球的布鲁斯特角的类似物。
Fractal Weyl law for three-dimensional chaotic hard-sphere scattering systems
分形Weyl定律将混沌排斥子的渐近水平数与分形维数联系起来。我们提供了第一个测试的分形外尔定律的三维开放散射系统。对于四球台球，我们研究了混沌排斥子，并利用对称分解的循环展开方法讨论了系统的半经典量子化。我们测试了各种对称子空间和球与球分离的分形外尔定律。
Resonant-state expansion of three-dimensional open optical systems: Light scattering
本文提出了一种计算由介电常数分布描述的任意有限三维光学系统的电磁场、散射矩阵和散射截面的严格方法。该方法是基于扩展到系统的共振态的格林函数。这些可以通过任何方式计算，包括流行的有限元和时域有限差分法。然而，使用具有球对称分析基础（诸如均匀球体的分析基础）的共振状态展开允许确定给定频率范围内的系统的共振状态的完整集合。此外，它能够充分利用系统外部的场扩展为矢量球谐函数，从而得到简单的解析表达式。我们验证和说明了一个例子的电介质球在真空中，它有一个精确的解析解称为米氏散射的方法。
Manifestation of Extremely High-Q Pseudo-Modes in Scattering of a Bessel Light Beam by a Sphere
本文给出了贝塞尔光束经球散射的麦克斯韦方程组的精确解析解，得到了散射功率、储能和广义Q因子随频率、球半径、介电常数和贝塞尔光束角的变化关系，并在此基础上通过计算广义Q因子提取了介质球的模和伪模。结果表明，适当选择贝塞尔光束参数，可以提供单一给定模式的激发和赝模的辐射Q因子的无限值。
Multi-Mode Optical Chirality Extremizations on Incident Momentum Sphere
该研究将单模谐振器光学手性的相关结论拓展至多模情形，发现多模下不同定义的圆二色性存在差异且无法达理想极值，但偏振奇点位置仍可有效识别手性极值的入射方向。
Exceptional Points in the Scattering Resonances of a Sphere Dimer
研究从准静电极限到全 retardation 区域，球二聚体电磁散射中的简并奇异点（EPDs），通过联合调谐材料色散实现实频率下的 EPDs，并分析其对散射、消光和吸收的影响。
A modified recursive transfer matrix algorithm for radiation and scattering computation of a multilayer sphere
本文提出一种改进的递归传递矩阵算法，用于稳定高效计算多层球体的电磁散射系数，通过引入德布罗意势和对数导数解决数值稳定性问题。
Longitudinal optical fields in light scattering from dielectric spheres and Anderson localization of light
最近的研究表明，无序介质中点散射体之间的纵向电磁场耦合对光的安德森局域化是有害的。然而，它一直不清楚，如果这个功能是通用的或特定的点散射。本文的工作表明，在单色光照射下，球形介质散射体外的纵向场强度与散射体的尺寸有着复杂的、非单调的关系。此外，强度降低了一个空心球，而可以调整参数的涂层球，以获得一个相对较低的纵向场与强的共振散射效率。因此，随机排列的结构（空心或涂层）球可能是有前途的三维无序材料达到安德森局域化的光。
Electromagnetic Wave Propagation in GLHUA Invisible Sphere by GL No Scattering Full Wave Modeling and Inversion
利用GL无散射全波建模和反演，在虚拟球体中创建了GLHUA预隐身电磁材料，使球体隐形。这个不可见的球体被称为GLHUA球体。在GLHUA球中，前隐身相对参数不小于1;参数及其导数在边界r=R2上是连续的，并且参数在原点r=0处趋于无穷大。电磁波在球体中的相速度小于光速，在原点趋于零。GLHUA球不会对球外激发的电磁波场产生干扰。利用GL全波方法，严格证明了入射电磁波场在GLHUA球外激发并在球内传播而不受球的散射，球外的总电磁场等于入射电磁波场。此外，我们还证明了在GLHUA球中，当r趋于原点时，电磁波在GLHUA球中的传播趋于零。我们提出了一个$N$维麦克斯韦方程组。GL地球物理实验室保留GLHUA电磁斗篷、GLHUA球体和GL建模与反演方法的所有版权和专利。
Quantum Electrodynamics with a Nonmoving Dielectric Sphere: Quantizing Lorenz-Mie Scattering
本文量子化真空中非移动介质球体周围的电磁场，推导平面波与归一化本征模式的正则变换，并用于分析单光子、压缩光及双光子散射，揭示三维分束器的洪-欧-曼德尔干涉角分布，为光与介质球体机械自由度量子相互作用奠定理论。
CELES: CUDA-accelerated simulation of electromagnetic scattering by large ensembles of spheres
CELES是一个免费的MATLAB工具箱，用于模拟许多球形粒子的光散射。CELES以高计算性能为目标，利用块对角预处理（一种查找表方法）来评估昂贵的功能，并使用CUDA计算平台在NVIDIA图形处理单元上进行大规模并行执行。这些技术的组合允许在廉价的消费者硬件上有效地解决大的电动力学问题（$>10^4$散射体）。在本文中，我们验证了近场和远场分布对完善的多球$T$矩阵（MSTM）代码，并讨论了不同大小的合奏，包括一个示例性的系统，包括$10^5$粒子的收敛行为。
On orbital angular momentum conservation in Brillouin light scattering within a ferromagnetic sphere
由铁磁球支持的静磁模式被称为Walker模式，每个模式都具有沿着静态磁场的轨道角动量以及自旋角动量。具有非零轨道角动量的Walker模表现出拓扑非平凡的自旋织构，我们称之为\textit{magnetic quasi-vortices}。由介质球支持的光学回音壁模式中的光子具有形成\textit{optical vortices}的轨道和自旋角动量。在铁磁和电介质球体内，两种形式的涡旋在布里渊光散射过程中相互作用。我们认为，在散射有一个选择规则，规定的涡旋之间的轨道角动量的交换。选择规则被证明是负责实验观察到的非互易布里渊光散射。
Scattering of nonlinear coherent state on sphere by an absorptive and dispersive dielectric slab
本文研究了在有限温度下，球上非线性相干态垂直传输通过色散吸收介质平板时，其特定的非经典性质的改变。为此，通过Lorentz模型描述平板的介电色散，计算了透射态的正交压缩和Mandel参量。将单模非线性相干态推广到连续模。计算了球介质上连续非线性相干态的二阶相干度，并研究了通过平板传输所产生的量子噪声对反聚束特性的影响.我们发现，在介质共振附近，平板的损耗和热涨落的不利影响并不随入射态的物理空间曲率的增大而得到补偿。
Imaging Multiple Colloidal Particles by Fitting Electromagnetic Scattering Solutions to Digital Holograms
数字全息显微术是一种快速的三维成像技术，在软物质物理研究中有着广泛的应用。最近的研究表明，电磁散射的解决方案可以拟合到数字全息图，以获得纳米精度和毫秒级的时间分辨率的孤立胶体球的三维位置。在这里，我们描述了新技术的结果，这些技术扩展了可以通过拟合研究的系统范围。我们表明，一个精确的多球叠加散射的解决方案可以用来适应全息的胶体团簇包含多达六个球。我们还介绍了一个近似的和计算上更简单的解决方案，米氏叠加，这是有效的多个领域间隔几个波长或更多。我们表明，这种方法可以用来拟合全息图的几个球上的乳胶液滴，我们给出了一个定量的标准来评估其有效性。
Scattering from spheres made of time-varying and dispersive materials
探索光与时变介质的相互作用是一项智力挑战，除了基本方面之外，还为多种有前途的应用提供了途径。时间调制在这里构成了一个基本的手柄，以完全不同的理由控制光。这对于同时在空间和时间上构成的复杂系统尤其适用。然而，时变材料的现实描述需要考虑其材料分散。它们的组合几乎没有被考虑过，但却是至关重要的，因为色散伴随着适合于动态调制的材料。作为一个典型的散射问题，从中可以得到许多一般的见解，我们开发和应用一个自洽的分析理论的光散射由一个球制成的随时间变化的材料示例性地假设有一个洛伦兹色散。我们讨论了麦克斯韦方程组的本征解，并提出了一个专门的米氏理论。所提出的理论与全波模拟进行了验证。我们公开了从时间调制子系统到电磁场的能量转移等效应，放大了精心构造的入射场。由于许多现象可以研究分析的理由与我们的形式主义，它将是不可或缺的探索电磁现象时变和空间结构的有限对象的其他几何形状。
Approximations for modeling light scattering by spheres with uncertainty in physical parameters
物理参数的不确定性会使天体物理、生物和大气传感应用中的前向或反向光散射问题的解决方案对于实时应用而言成本过高。例如，给定尺寸、折射率和波长的参数空间中的概率密度，预期散射所需的评估数量急剧增加。在介电和弱吸收的球形粒子（均匀和分层）的情况下，我们开始与Fraunhofer近似的散射系数组成的Riccati-Bessel函数，并减少到更简单的嵌套三角逼近。当在恒定光程长度的线路上参数化时，它们提供了进一步的计算优势。这可以通过大的因子$\approx$ 50降低评估的成本，而不会损失这些散射系数的积分的精度。我们分析了所提出的近似的误差，并提出了一组正问题的数值结果作为示范。
Wave-optical treatment of the shadow cast by a large sphere
本文研究了不透明球体阴影中的电磁场。为此，我们考虑的散射的高频单色电磁波的大球体，并开发一个米氏理论，占存在这种遮蔽。应用完全吸收边界条件，我们找到了一个解决方案的德拜潜力，我们用它来确定在阴影中的电磁场在波区在大的距离球。我们使用核散射理论的标准工具来发展这个问题的波动光学处理。基于这种处理，我们证明，有没有EM场深的阴影，除了该领域的衍射到阴影的边缘的球体，如预期的。
Experimental demonstration of spectrally-broadband Huygens sources using low-index spheres
操纵结构介电介质中共振电和磁多极矩的激发已经解锁了许多复杂的电磁功能。本文介绍了宽带惠更斯光源的实验实现。这个惠更斯源由一个球形粒子组成，该粒子在GHz频率下的一个倍频程以上的谱带上表现出明确的前向散射图案，其中整个后半球的散射被抑制。研究了两种不同的低折射率微球，它们的介电常数不同。这使得它们为前向散射图案提供不同的形状。这种宽带特性的理论理解是基于低介电常数球体中谐振电和磁多极矩在振幅和相位上的近似相等。这是近似电磁对偶对称性的关键条件，电磁对偶对称性与球对称性一起抑制后向散射。有了这样的配置，即使磁性材料不可用，宽带惠更斯源也可以设计。本文提供了使用低折射率球设计宽带惠更斯源的指导方针，这对大量的应用可能是有价值的。
Inverse design with flexible design targets via deep learning: Tailoring of electric and magnetic multipole scattering from nano-spheres
深度学习是纳米光学逆向设计的一种有前途的超快速方法，但尽管该领域发展迅速，数据集生成的计算成本以及训练过程本身仍然是一个主要瓶颈。这是特别不方便的，因为需要生成新的数据，并且需要训练新的网络以用于问题的任何修改。我们提出了一种技术，允许训练一个单一的神经网络上广泛的设计目标，而无需任何重新训练。我们的方法的关键思想是丰富现有的数据与随机的“感兴趣的区域”（ROI）标签。在这种ROI装饰数据上训练的模型能够对广泛的物理目标进行操作，同时它学会将其设计工作集中在用户定义的ROI上，而忽略物理域的其余部分。我们展示了一个串联网络的设计上的电和磁偶极子和四极散射在一个广泛的光谱范围内的介电核壳纳米球的训练方法。该网络学习定制非常独特，灵活的设计目标，如由于窄光谱窗口中的特定多极子而产生的散射。改变设计问题不需要任何重新训练。我们的方法非常通用，可以直接用于现有的数据集。它可以直接应用于其他网络体系结构和问题。
Analysis of dependent scattering mechanism in hard-sphere Yukawa random media
随机介质微观结构中的结构相关性可以诱导非独立散射机制，从而影响光散射特性。基于我们最近关于离散双偶极散射体（\textit{Physical Review A 97, 023836}）组成的随机介质中的相关散射机制的理论，本文研究了硬球Yukawa（HSY）随机介质，旨在进一步阐明结构相关性在相关散射机制中的作用，从而阐明光学散射特性。在这里，我们考虑带电的胶体悬浮液，其有效的对胶体之间的相互作用所描述的屏蔽库仑（汤川）潜力。通过加入盐离子，可以灵活地调节带电粒子之间的相互作用，从而改变结构关联。结果表明，这种策略可以显着影响的光学性质。对于胶体$\mathrm{TiO_2}$悬浮液，除了由结构因子描述的远场干涉效应之外，由结构相关性引起的电和磁偶极激发的修改可以实质上影响光学散射性质。然而，这种修改是只有轻微改变不同的盐浓度，主要是因为包装密度依赖的筛选效果。而对于低折射率的聚苯乙烯胶体悬浮液，相关散射机制主要是远场干涉效应，电偶极子的有效激发场振幅在不同的结构关联下几乎保持不变。本研究对于理解结构相关性在非独立散射机制中的作用具有重要意义。
Electromagnetic Scattering by Bianisotropic Spheres
体双各向异性介质中的电磁场可以使用平面波来表示，平面波的k矢量可以使用折射率算子方法来找到，并且属于落入用作双各向异性介质分类的5个双曲线类之一的菲涅耳波表面[Durach等人，应用科学，（2020），PIER（2022）]。已经证明，或者，矢量球谐函数的线性组合可以用作旋电、旋磁和旋向各向异性介质中的矢量亥姆霍兹方程的一组解，以发展各向异性球体散射的Mie理论[Lin，Chui，Phys.Rev.E（2004），Li，Ong，Zheng，Phys.Rev.E（2012）]。本文将双各向异性介质中的电磁轨道引入到矢量球谐函数的线性组合中，它表示双各向异性介质中Maxwells方程的一组解。利用这些双各向异性轨道，我们发展了一个理论的电磁辐射散射的双各向异性球与任意有效材料参数和尺寸。作为副产品，我们得到了一个简单的表达式，用于矢量平面波在矢量球谐函数上的展开（参见。Sarkar，Halas，Phys.Rev.E（1997））。我们得到了瑞利极限下的极化率表达式，与静电近似的结果一致[Lakhtakia，J.Phys（1990），Sihvola，Mic.光学技术Lett.（1994）]。
Number of Scatterings in Random Walks
本文研究随机游走中光子逃逸前的散射次数，发现常用近似公式不准确，推导了球体和平板几何下光学薄与厚极限的解析解，并用蒙特卡洛模拟验证，提出了中等光学深度下的近似公式。
Motion of 2D exciton in momentum space leads to pseudospin distribution narrowing on the Bloch Sphere
本研究揭示单层半导体激子在动量空间的随机散射可通过运动变窄平均面内赝磁场非均匀性，从而收窄 Bloch 球上的赝自旋分布并改善偏振保持。
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