使用金属线阵列在亚波长尺度上引导、聚焦和感测

用于增强横向电场通过薄金属屏中的亚波长狭缝的传输的成对切割线阵列

Paired cut-wire arrays for enhanced transmission of transverse-electric fields through sub-wavelength slits in a thin metallic screen

最近已经表明，通过薄金属屏中的亚波长狭缝（平行于电场方向）的电磁场传输可以通过用放置在介电层上的金属切割线阵列覆盖屏的一侧而大大增强。在这封信中，我们表明，一个更丰富的现象（其中涉及电和磁型共振）可以通过配对第二个切割线阵列在屏幕的另一边。通过一个全波的综合参数研究，我们说明了潜在的机制，并探讨了额外的自由度赋予，以及它们在工程中的增强传输现象的可能影响。

一种利用鱼鳞金属丝构成的超薄波导扭转

An ultra-thin waveguide twist constructed using fish-scale metallic wires

本文从理论和实验两方面研究了由两层金属鱼鳞结构阵列和夹层介质层组成的超材料平板的传输特性。计算结果表明，由于层间的倏逝波耦合，可以通过改变平板厚度来调节非对称透射。结构内部的局部场的空间演化表明，在某些频率下，平板以波导扭曲的方式起着完美的偏振Transformer的作用。当考虑材料耗散时，测量的透射谱与计算结果吻合得很好。

横电波通过金属薄膜中亚波长狭缝的增强传输

Enhanced transmission of transverse electric waves through subwavelength slits in a thin metallic film

通过用切割线阵列的金属化涂覆覆盖层，显著增强了横向电波（TE;电场平行于狭缝）通过薄金属膜中的亚波长狭缝的传输。与没有切割线的情况相比，获得了800倍的增强透射。结果表明，TE波在类电偶极共振的激发下被切割的金属丝高度限制，然后被有效地压缩进入亚波长狭缝并通过狭缝。

Angular momenta, helicity, and other properties of dielectric-fiber and metallic-wire modes

Spin and orbital angular momenta (AM) of light are well studied for free-space electromagnetic fields, even nonparaxial. One of the important applications of these concepts is the information transfer using AM modes, often via optical fibers and other guiding systems. However, the self-consistent description of the spin and orbital AM of light in optical media (including dispersive and metallic cases) was provided only recently [K.Y. Bliokh et al., Phys. Rev. Lett. 119, 073901 (2017)]. Here we present the first accurate calculations, both analytical and numerical, of the spin and orbital AM, a…

相对论带电粒子在金属丝晶体中运动的切伦科夫和参量（准切伦科夫）辐射

Cherenkov and parametric (quasi-Cherenkov) radiation from relativistic charged particles moving in crystals formed by metallic wires

直到最近，电磁波与由平行金属线（线介质）构建的晶体的相互作用在单根线对电磁波的各向同性散射的近似下被分析。然而，如果导线较粗（kR~1），则导线散射的电磁波是各向异性的，即，散射振幅取决于散射角。在这项工作中，我们推导出的方程描述的电磁波衍射和带电粒子的自发发射线介质中，并考虑到散射振幅的角度依赖性。数值结果表明，辐射强度随导线半径的增大而增大，并在kR~1范围内达到最大值。当条件kR~1满足时，在太赫兹频率范围内的情况下被详细考虑。计算表明，晶体中电子束的切伦科夫和参量（准切伦科夫）辐射的瞬时功率可以是几十-几百兆瓦，即，高到足以允许实验观察以及可能的实际应用。

Optimization of second-harmonic generation from touching plasmonic wires

We employ transformation optics to optimize the generic nonlinear wave interaction of second-harmonic generation from a pair of touching metallic wires. We demonstrate a 10 orders of magnitude increase in the second-harmonic scattering cross-section by increasing the background permittivity and a 5 orders of magnitude increase in efficiency with respect to a single wire. These results have clear implications for the design of nanostructured metallic frequency-conversion devices. Finally, we exploit our analytic solution of a non-trivial nanophotonic geometry as a platform for performing a crit…

金属丝构成的异形空间色散体的宏观电磁响应

Macroscopic Electromagnetic Response of Arbitrarily Shaped Spatially Dispersive Bodies formed by Metallic Wires

在具有强空间色散的介质中，电位移矢量和电场通常由体区域中的偏微分方程联系。这项工作的目的是强调，在界面附近的宏观场之间的关系不能从所涉及的材料的体积响应中明确地确定，而是需要材料的内部自由度的知识。我们推导出这种关系的特定情况下的“线介质”，并描述了一个数值形式主义，使表征的电磁响应的任意形状的空间分散体形成的阵列的交叉线。讨论了通过变细超材料波导将电磁场集中在一个窄点的可能性。

Tunable Polarization-Induced Fano Resonances in Stacked Wire-Grid Metasurfaces

Stacked metasurfaces are being investigated in light of exploring exotic optical effects that cannot be achieved with single-layered metasurfaces. In this Letter, we theoretically demonstrate that stacks of metallic wire-grid metasurfaces possessing specific polarization properties have the ability to induce tunable Fano resonances. The developed original model - combining a circulating field approach together with an extended Jones formalism - reveals the underlying principle that gives rise to the polarization-induced Fano resonances. The theoretical frame is validated in an experimental pro…

高效太赫兹光学滤波器：大面积全金属与聚合物-金属编织网

Efficient terahertz optical filtering with large-area all-metal and polymer-metal woven wire meshes

研究利用太赫兹时域光谱和数值模拟，发现大面积编织网可作为高效可调太赫兹带通滤波器和极化器，适用于大口径太赫兹光束应用。

金属丝超材料中空红外光纤

Hollow-core infrared fiber incorporating metal-wire metamaterial

红外（IR）光被认为是重要的短距离无线通信，热传感，光谱学，材料加工，医疗手术，天文学等，然而，IR光是在一般情况下更难传输比光学光或微波辐射。现有的空芯红外波导通常在波导内壁上使用一层金属涂层。这样的金属层虽然是反射性的，但由于其有限的欧姆损耗，仍然显著地吸收引导光，特别是对于横磁（TM）光。在本文中，我们表明，金属线为基础的超材料可以作为一个有效的TM反射器，减少两个数量级的TM模式的传播损耗。通过进一步施加常规的金属包层，其专门反射横向电（TE）光，我们可以潜在地获得低损耗空芯光纤。仿真证实，几个低阶模式的损失值是迄今为止报道的最好的结果。

Diffractive Guiding of Waves by a Periodic Array of Slits

We show that in order to guide waves, it is sufficient to periodically truncate their edges. The modes supported by this type of wave guide propagate freely between the slits, and the propagation pattern repeats itself. We experimentally demonstrate this general wave phenomenon for two types of waves: (i) plasmonic waves propagating on a metal-air interface that are periodically blocked by nanometric metallic walls, and (ii) surface gravity water waves whose evolution is recorded, the packet is truncated, and generated again to show repeated patterns. This guiding concept is applicable for a w…

多孔介质支撑双线太赫兹光纤

Two-wire Terahertz Fibers with Porous Dielectric Support

描述了一种新颖的等离子体太赫兹光纤，其特征在于通过用作机械支撑的多孔电介质包层保持在适当位置的两条金属线。这种设计对于实际应用比经典的两金属线THz波导更方便，因为它允许直接操纵光纤而没有扰动其芯引导模式的风险。毫不奇怪，这种光纤的光学特性劣于经典的双线波导，这是由于线间间隙附近存在有损耗的电介质。同时，复合纤维在操作带宽和较低色散方面都优于相同几何形状的多孔纤维。最后，通过增加包层孔隙率，可以一致地改善复合纤维的光学性能。

金属纳米线阵列中的亚波长等离子体晶格孤子

Subwavelength Plasmonic Lattice Solitons in Arrays of Metallic Nanowires

我们从理论上预测了嵌入非线性介质中的金属纳米线阵列可以形成稳定的亚波长等离子体晶格孤子。金属纳米线的导模的严格限制，结合由金属表面处的增强场引起的强非线性，提供了平衡波衍射和PLS形成的主要物理机制。由于在各种等离子体系统中满足形成PLS所需的条件，我们期望这些非线性模式在亚波长纳米光子学中具有重要的应用。特别是，我们表明，亚波长PLS可用于光学操纵纳米精度的超紧凑光子系统中的功率流。

自然双曲材料中极化激元光的亚衍射聚焦和导引

Subdiffractional focusing and guiding of polaritonic rays in a natural hyperbolic material

轴向和切向折射率符号相反的单轴材料称为不确定或双曲介质。在这样的材料中，光的传播是不寻常的，导致了新颖的并且通常是非直观的光学现象。在这里，我们报告的红外纳米成像实验表明，晶体的六方氮化硼（hBN），一种天然的中红外双曲线材料，可以作为一个“超聚焦透镜”，并作为一个多模波导。的透镜表现为亚衍射聚焦的声子极化激元下的hBN晶体的金属盘发射。通过对这种发射器周围和样品边缘附近观察到的周期性图案的模态分析，揭示了波导。我们的工作为红外纳米光子学中的各向异性层状绝缘体开辟了新的机会，补充并可能超越具有较低损耗和较高光学局部化的并发人工双曲材料。