Homogenization of resonant chiral metamaterials
超材料的均匀化是一个至关重要的问题，因为它允许根据有效波参数（例如传播常数）来描述它们的光学响应。在本文中，我们考虑可能的均匀化的手征超材料。我们发现，对于一定大小的元原子存在一个临界密度以上，增加相邻元原子之间的耦合盛行合理的均匀化。相反，过量的稀释将引起类似于光子晶体的特征，其同样盛行均匀化。基于布洛赫模色散，我们介绍了一个分析标准进行均匀化和工具来预测均匀化的限制。我们发现，手性超材料的元原子之间的强耦合可能会阻止它们的均匀化。
2010-08-25 physics.optics
Switching a plasma-like metamaterial via embedded resonant atoms exhibiting electromagnetically induced transparency
我们从理论上证明了当入射辐射的电场平行于纳米棒时，由对齐的金属纳米棒组成的超材料的等离子体样有效响应的控制。通过将这种超材料嵌入相干原子/分子介质中，例如浸没在钠蒸气中的银纳米棒阵列，我们可以使超材料在其等离子体频率以下的禁频区域透射。这种现象通过在背景介质中具有洛伦兹吸收体或其他相干过程（如受激拉曼吸收）来实现，其在谐振附近提供大的正介电常数，从而使有效介电常数为正。特别是，电磁感应透明等过程可以提供额外的控制来切换和调谐新的传输频带。
2009-08-22 physics.optics
Composites of resonant dielectric rods: A test of their behavior as metamaterial refractive elements
我们报告的光波在高折射率介质棒的复合材料中的传播的数值实验，在其第一电和磁米氏共振激发的频率。这些粒子的阵列已被广泛研究，并提出作为非吸收和各向同性的超材料。我们发现，负折射，观察到有序的颗粒阵列，是由于衍射和有效介质理论产生的本构参数，不重现这些复合材料中的观察，其传输也取决于样品的形状。这进一步证实了无序的阵列，在这种情况下，出现大的传输损耗，由于消光的共振散射的颗粒。因此，这些复合材料虽然吸收很少，但由于散射而具有大的消光。
2012-02-03 physics.optics
Resonant metamaterial absorbers for infrared spectral filtering: quasimodal analysis, design, fabrication and characterization
本文对金属-绝缘体-金属（MIM）基超材料在远红外波段的模态进行了分析。这些结构可以用作共振反射带切光谱滤波器，其独立于偏振和入射方向，因为准模式（与复频率相关联的模式）的激发导致准全吸收。我们制作了大面积的样品上的Si/Cr层沉积在硅衬底上的铬纳米棒光栅和测量傅里叶变换分光光度法显示出良好的协议与有限元模拟。准模态展开方法的开发，以获得降阶模型，适合非常好的全波模拟，并突出了激发条件的模式。
2014-02-03 physics.optics
Two-oscillator model of trapped-modes interaction in a nonlinear bilayer fish-scale metamaterial
我们讨论了两个非线性系统，即耦合Duffing振子链和双层鱼鳞超材料的谐振振荡的性质之间的相似性。在这样的系统中，出现了两种不同的共振态，它们的谱线不同。第一共振态的谱线具有洛伦兹形式，而第二共振态的谱线具有法诺形式。这种差异导致系统的特定非线性响应，其表现为谱线中的闭合回路的出现以及谐振曲线的弯曲和重叠。找出了实现双稳态和多稳态的条件。
2014-08-27 physics.optics
Quadrupole Mie-resonant metamaterial
本文提出支持四极磁化的 Mie 共振超材料，结合实验与兼顾色散、边界条件的理论模型，证明其可产生独特反射/透射谱及正入射零反射。
2025-03-18 physics.optics
Comparison of gold- and graphene-based resonant nano-structures for terahertz metamaterials and an ultra-thin graphene-based modulator
石墨烯表现出独特的材料特性，在电磁波技术中，它提出了将设备小型化到原子长度尺度的前景。在这里，我们研究了由石墨烯制成的开口环谐振器超材料，并将其与金基超材料进行了比较。我们发现，石墨烯的巨大的反应性响应来自其大的动力学电感允许深亚波长共振，虽然其共振强度降低，由于更高的耗散损耗阻尼和更小的偶极耦合。然而，紧密堆叠的石墨烯环可以提供负磁导率，并且石墨烯元原子的电偶极共振变得令人惊讶地强。基于这些发现，我们提出了一种太赫兹调制器的超材料的基础上，交替图案化的石墨烯片的多层堆叠的介电间隔物分开。相邻的石墨烯片彼此偏置，导致在约90%的透射水平下超过75%的调制深度。
2014-10-20 physics.optics
Gaussian Beams in Near-Zero Transition Metamaterials
我们从理论和数值上研究了高斯光束在正-零-负折射率和正-零-正折射率两种过渡型超材料中的共振场增强现象，并证明了这两种情况下的强局域共振场增强。该研究在纳米光学、亚波长成像、纳米加工等领域具有重要的应用价值，为研究更复杂的矢量和涡旋光束在梯度折射率材料中的传输奠定了基础。
2012-08-01 physics.optics
Resonant plane waves in metamaterials with dipoles and quadrupoles coupled with quantum system
在这里，多极方法[13]与密度矩阵形式主义相结合，用于建立具有增益的振荡器的模型。这种方法使我们能够调查分析或半分析的增益和磁性能的磁共振器之间的相互作用，内部不稳定的操作模式的spasers（MA耦合发射器，其中的磁共振器组成）的传播特性的影响，并最终优化MM设计。此外，所提出的模型与先前提出的方法[16]一致（实际上是其在平面波传播问题上的自然扩展），并且从另一方面非常清晰和可观察。本文给出的结果解决了由[12]和[35-38]引起的讨论。
2013-08-21 physics.optics
Switchable metamaterial reflector/absorber for different polarized electromagnetic waves
我们展示了一个可控的电磁波反射器/吸收器的不同极化与超材料涉及电磁谐振结构耦合二极管。通过在不同的电压下偏置来接通和关断二极管，我们能够在特定偏振入射波的几乎全反射和全吸收之间切换结构。通过布置正交取向的谐振单元，超材料可以通过选择性地偏置对应的二极管来对不同的极化波做出反应。数值模拟和微波测量都验证了该方法的有效性。
2010-10-21 physics.optics
Polarization modulation by tunable electromagnetic metamaterial reflector/absorber
提出了一种利用可调谐超材料反射/吸收器反射电磁波的偏振调制方案。通过构造由二极管耦合的谐振单元的超材料，我们证明了正交偏振入射波的电磁反射可以通过调节相应二极管上的偏置电压来独立地调谐。由于这一特性，反射的电磁波可以被电控制成在谐振频率处具有从0 °到90 °的连续可调方位角的线偏振，或者在离开谐振频率时具有可调主轴方位角的椭圆偏振。通过数值模拟和微波波段的实验测量，验证了所提出的性质，这使我们能够灵活地电调制电磁波的偏振态。
2010-10-21 physics.optics
Resonant features of planar Faraday metamaterial with high structural symmetry
研究了在纵向磁场作用下，电磁波通过旋向性介质的平面手征结构的传输。得到了超材料共振的频率依赖性和偏振面的旋转角。我们从理论上和实验上定义了频率和磁场的范围，其中超材料的偏振平面旋转的角度基本上高于单个铁氧体板。
2013-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Slow waves in locally resonant metamaterials line defect waveguides
在过去的几十年里，人们一直致力于波的时间操纵，特别是专注于减缓其传播。在电磁学中，从微波到光学，以及在声学或弹性波中，慢波传播确实在很大程度上有利于应用物理和基础物理。例如，通过延迟线和缓冲器等组件的设计，它在模拟信号计算中至关重要，并且它是增加波/物质相互作用的先决条件之一。尽管广泛的社会的兴趣，研究主要是在光学随着波长缩放的结构化复合介质的发展，出现有前途的候选人紧凑的慢光组件进行。然而，它们的最小结构尺度阻止了它们被转换到波长从亚毫米到米的较低频率。在这篇文章中，我们建议克服这一限制，由于深亚波长尺度的局部共振超材料。在我们的方法中，在这里实施的微波制度，我们表明，在这样的复合介质中引入耦合谐振缺陷允许创建深亚波长波导。我们的实验表明，波，而在这样的波导中传播，表现出大大降低群速度。我们定性地解释了这种慢波传播的机制，并首先实验证明，然后数值验证，它可以被利用来调整速度，实现组指数ng高达227在相对较大的带宽。最后，我们强调我们的线缺陷慢波波导在局部谐振超材料的三个有益的后果：深亚波长尺度，非常大的群指数和慢波传播不会发生在急剧的带宽减少的代价。
2017-07-07 physics.optics
Coherent amplification and lasing of weak surface-plasmon polaritons in a negative-index metamaterial with a resonant atomic medium
表面等离子体激元（SPPs）激光需要粒子数反转，效率低，光谱特性差。我们开发了一种无反转的量子等离子体波导的概念，利用单向超辐射SPP发射的辐射产生强烈的相干表面等离子体光束。我们的方案包括一个共振驱动的冷原子介质在无损介质位于超低损耗负折射率超材料~（NIMM）层。我们提出在原子介质和NIMM层界面内产生等离子体场的单向超辐射，并通过引入超辐射SPP波和耦合激光场之间的相位匹配来实现放大的SPP。我们还建立了弱调制等离子体激元场和原子系综的集体振荡之间的参数共振，从而抑制稳定放大的定向极化激元模式的退相干。我们的方法结合了原子介质的量子增益，得到了超辐射SPP波相干放大的充分条件，并将此方法应用于与弱极化激元波耦合的原子介质的量子动力学。我们的波导配置作为一个表面等离子体激元激光器和量子等离子体激元晶体管，并打开了前景，设计可控的纳米尺度激光器的量子和纳米光子应用。
2020-10-15 physics.optics
Broadband Purcell effect: Radiative decay engineering with metamaterials
利用谐振微腔或周期性介电介质设计光子态密度（PDOS）可以控制与光相关的大量经典和量子现象。在这里，我们表明，具有双曲色散的纳米结构超材料，具有宽带宽的奇异性的PDOS，在任何其他光子系统中不存在的效果，这使得显着的控制光-物质相互作用。这种非共振PDOS改变的一个壮观表现是宽带珀塞尔效应，一种光源自发发射的增强，最终导致一种可以有效利用来自孤立发射器的单个光子的设备。我们的方法不同于传统的共振Purcell效应路线的单光子源的带宽的限制，这将限制可能使用这种方法的实际设备的应用，特别是在室温下。所提出的元器件可用于从量子通信到生物传感的应用，也开辟了使用超材料探测原子和人造原子（如量子点）的量子电动力学特性的可能性。
2011-10-27 physics.optics
Wireless energy transfer between anisotropic metamaterials shells
研究了强耦合径向光子晶体壳的行为，作为一种潜在的无线传输电磁能量的替代方案。这些基于各向异性超材料的亚波长谐振微结构，由于其高的品质因数，可以产生有效的耦合现象。选定的本构参数（介电常数和磁导率）的配置进行了分析，在其谐振特性。两个耦合谐振器之间的耦合损耗比计算为距离的函数，最大值（在超过300）时，得到的外壳是由它们的半径的三倍分开。在实际条件下，最大功率传输的83%也已估计。
2013-11-04 physics.optics
Silicon-based Infrared Metamaterials with Ultra-Sharp Fano Resonances
超材料和超表面代表了光操纵、生物和化学传感、非线性光学甚至spaser激光的一个非常通用的平台。这些应用中的许多依赖于超材料的共振性质，这是近场中光能的极端光谱选择性集中的基础。自由空间光耦合到具有高谐振品质因数Q>>1的尖锐谐振元表面中的简单性是相对于极其角度敏感的衍射结构或固有不均匀的高Q光子结构（诸如环形或光子晶体微腔）的显著的实际优点。这种光谱选择性目前对于绝大多数由金属制成并遭受高等离子体损耗的超材料是不可能的。在这里，我们提出并证明了Fano共振全半导体光学元表面支持光学共振与品质因数Q>100，几乎是一个数量级比他们的等离子体对应物支持尖锐。这些硅基结构被证明是平面手性的，为高效的超薄圆偏振器和圆偏振辐射的窄带热发射器打开了激发的可能性。
2013-09-25 physics.optics
Disorder-immune photonics based on Mie-resonant dielectric metamaterials
当光子结构的特征尺寸变得与光波长相当或甚至小于光波长时，制造缺陷不可避免地引入可能消除亚波长光子器件的许多功能的无序。在这里，我们提出了一个新的概念，以实现一个强大的带隙，可以忍受超过30的无序作为一个结果，从光子晶体米氏共振超材料的过渡。通过利用具有高折射率的Mie共振超材料，我们证明了光子波导和腔具有很强的鲁棒性的位置无序，从而提供了一种新的方法，基于带隙的纳米光子器件具有新的性能和功能。
2019-09-25 cond-mat.dis-nn physics.app-ph physics.optics
A Random Access Reconfigurable Metamaterial and a Tunable Flat Lens
控制超材料结构中的单个超分子的谐振特性的能力将为动态地成形电磁辐射的波前提供最终的自由度，用于诸如可变像差校正平面透镜、动态全息图以及空间强度和相位调制器的应用。在这里，我们报告的第一个示范的超材料，其中每个单独的超分子的谐振特性可以连续控制，从而提供了一个最终的自由，在实现微波辐射的电磁波阵面的动态控制。我们称之为随机存取可重构超材料（RARM）。为了实现RARM，我们使用微流体技术以精确的方式创建了一系列充满液态金属的腔体。所开发的RARM用于提供可调谐平面透镜的第一个演示。
2014-06-11 physics.optics
Magnetic levitation of metamaterial bodies enhanced with magnetostatic surface resonances
我们提出，由负磁导率超材料构建的宏观物体可能会在低频磁场中经历共振增强的磁力。时间平均力的共振增强源自静磁表面共振（MSR），其类似于负介电常数粒子的静电共振，在光学中众所周知为表面等离子体共振。我们推广的经典问题的MSR的均匀对象，包括各向异性的超材料，并考虑最极端的情况下，各向异性的磁导率是负的，但在其他方向上的积极。它示出，深亚波长的对象，这种不确定的（双曲线）介质表现出明显的磁偶极共振，强烈耦合到均匀或弱不均匀的磁场，并提供强大的增强的磁力，使应用程序，如增强磁悬浮。
2012-03-26 physics.optics
A non-resonant dielectric metamaterial for enhancement of thin-film solar cells
最近，我们提出了介电超材料，其由位于非晶薄膜太阳能电池顶部的亚微米介电球体阵列组成。我们已经从理论上表明，这种超材料可以减少反射，同时可以抑制通过光伏层的传输，因为它将入射平面波转换成一组聚焦光束。这一理论概念已得到有力的发展和实验证实，在本文件中。在这里，我们考虑的超材料的倾斜角照明，重新设计的太阳能电池，并提出了详细的实验研究的整个结构。与我们先前的理论研究相比，我们表明，我们的全向光捕获结构可能比等离子体增强化学气相沉积获得的优化平面涂层更好地工作。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sharp dark-mode resonances in planar metamaterials with broken structural symmetry
我们报告说，具有非常高的品质因数的谐振响应可以在平面超材料中通过在其结构元件的形状中引入对称性破缺来实现，这使得能够激发暗模式，即弱耦合到自由空间的模式。
2007-04-12 physics.optics
Resonant nonlinear optics of backward waves in negative-index metamaterials
研究了负折射率掺杂介质中后向波共振四波混频的特殊性质。由于从控制场到信号场的相干能量转移，在这种复合材料中，负折射率和非线性光学响应以及非线性传播过程的量子控制的独立工程的可行性。激光诱导透明，量子开关，频率可调窄带滤波，放大，实现一个微型无镜光学参量发生器的纠缠后向波和普通波的研究过程中可能的应用。
2008-08-14 physics.optics quant-ph
Metamaterial tuning by manipulation of near-field interaction
分析了超材料亚波长谐振单元之间的近场相互作用，提出了一种计算电磁相互作用系数的方法。我们表明，通过调整相邻的开口环谐振器的相对配置，它变得有可能操纵这种近场相互作用，从而调整超材料的响应。我们使用这个分析的结果来解释实验观察到的微波超材料的调谐。
2010-09-28 physics.optics
Magneto-optical response in bimetallic metamaterials
我们证明了共振法拉第极化旋转等离子体阵列的纳米环谐振器组成的Au和Ni部分。这种超材料设计允许优化磁光效应的增强和等离子体激元耗散之间的权衡。尽管Ni部分对应于超材料的总表面的约6%，但所产生的磁光诱导的偏振旋转等于连续膜的偏振旋转。这种超材料可用于紧凑型磁传感器、有源等离子体元件和集成光子电路。
2016-03-28 physics.optics
"Exclusive-OR" operation with Fano resonant MEMS Metamaterial
近年来，一系列由热、电、磁和光信号控制的可重构超材料被开发出来，用于在从微波到光学的宽电磁波谱范围内动态地操纵电磁辐射的强度、相位和波前。在这里的第一次，我们展示了一个可重构的元表面执行异或（XOR）逻辑运算，使用两个独立的控制电输入和光学读出的形式在太赫兹波长的远场Fano强度状态。同时，近场共振限制使得通用NAND逻辑操作成为可能。此外，通过使用单个电输入控制和光学读出，在Fano谐振的远场强度状态下实现逻辑非操作。所提出的基于Fano设计的可重构微悬臂梁具有多种逻辑运算，可以创建一个通用平台，用于实现可编程和随机访问的超材料，具有增强的电光性能，多通道数据处理和加密技术，用于高速无线网络，现在正被推向太赫兹波长。
2018-03-01 physics.app-ph physics.optics
Nano-optomechanical Nonlinear Dielectric Metamaterials
通过利用纳米结构硅膜中局部电磁模式的谐振性质，全介电超材料可以在光通信波长处充当非线性介质。我们表明，这种超材料提供了极大的光学机械非线性，工作在每单位单元只有几μW的强度和高达152 MHz的调制频率，从而提供了一条快速，紧凑和节能的全光学元器件的路径。
2015-11-18 physics.optics
Nonlinear Electric Metamaterials
我们提出并设计了一种新型的非线性超材料，在微波频率下表现出谐振电响应。通过在每个谐振器中引入变容二极管作为非线性元件，我们能够通过改变入射功率来移动电模式阻带的频率，而不影响磁响应。这些元件可以与先前开发的非线性磁性超材料相结合，以创建控制电和磁非线性的负折射率介质。
2009-05-25 physics.optics
Low Loss Metamaterials Based on Classical Electromagnetically Induced Transparency
我们从理论上证明了电磁感应透明可以在超材料中实现，其中电磁辐射与介观振荡器而不是与原子共振相互作用。我们描述了新的超材料设计，可以支持全暗谐振状态时，与电磁束的相互作用，我们目前的结果，其频率相关的有效磁导率和介电常数。这些结果显示出具有极低吸收和强色散的透明窗口，通过对超材料中电磁场传播的精确模拟来证实。
2008-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wide-angle and polarization-independent chiral metamaterial absorber
提出了一种基于手征超材料的谐振式微波吸收体。我们表明，与数值模拟和实验测量，吸收器的工作以及为不同的偏振入射角的一个非常宽的范围。所提出的吸收体具有紧凑的尺寸，并且对于宽范围的入射角，吸收接近于1，这是潜在应用的良好候选者。
2010-05-24 physics.optics
Energy density above a resonant metamaterial in the GHz: an alternative to near-field thermal emission detection
本文提出了一个实验，以方便地检测在微波范围内的辐射传热。根据Pendry十多年前给出的想法[1]，我们证明了具有1 cm周期的2微米半径钨线的3D阵列使得低成本材料在2.9 GHz左右的微波范围内表现出表面等离子体。这种加热的材料应表现出远高于环境发射的等离子体频率附近的发射峰。在近场中检测到的信号的分析也应该是分析均匀化理论在到材料的距离是超材料周期的量级时如何应用的工具。在相同的条件下，也可以为非局域介电性质提供一个模型。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
High Quality Factor Fano-Resonant All-Dielectric Metamaterials
在过去的几年中，电磁感应透明（EIT）的超表面类似物已经成为纳米光子学领域的主要焦点，这是由于它们能够产生用于诸如低损耗慢光器件和高灵敏度光学传感器的应用的高品质因数（Q因子）共振。然而，欧姆损耗将常规等离子体激元EIT超颖表面中可实现的Q因子限制为小于10的值，从而显著妨碍器件性能。在这里，我们报告一个经典的模拟EIT使用全电介质硅基超颖表面的实验演示。由于极低的吸收损耗和相邻元原子的相干相互作用，实验观察到483的创纪录的高Q因子，导致折射率传感器的品质因数（FOM）为103。此外，我们表明，介电超颖表面可以被设计为限制在硅谐振器或环境中的光场，允许在纳米尺度上定制光-物质相互作用。
2014-08-15 physics.optics
Plasmonic waveguides with hyperbolic multilayer cladding
具有各向异性光学色散的工程等离子体超材料使我们能够定制基于超材料的波导的特性。我们研究了具有双曲色散的介质芯和多层金属-介质包层的等离子体波导。不使用任何均匀化，我们计算的谐振本征模的有限宽度的包层，并发现协议的包层波导的色散的谐振功能。我们表明，在谐振宽度，波导的传播模式耦合到包层本征模，因此，被强烈吸收。通过在实际波导的设计中避免谐振宽度，可以消除强吸收。
2014-11-14 physics.optics
Giant nonlinear response of 2D materials induced by optimal field-enhancement gain mode in hyperbolic meta-structure
超材料中的共振模式已被广泛用于放大实际器件应用中的2D材料的光学响应。然而，谐振模式下的高损耗严重阻碍了超材料的应用。在这里，我们引入一个场增强增益（FEG）的因素，找到FEG模式显着改善光-物质相互作用。作为示范，我们实验比较了单层二硫化钼的二次谐波产生的增强诱导的最佳FEG和双曲元结构中的共振模式。在最佳的FEG模式下，我们获得了22145倍的增强和1.1*10-6 W-1的转换效率，这分别是一个和两个数量级高于以前报道的单层MoS 2。实现了超过~80 nm的宽带高FEG区域，其中非线性增强大于由谐振模式引起的增强。FEG因子的概念对超材料具有普遍意义，为超材料的应用开辟了一条新的途径。
2020-09-21 physics.optics
Strong group velocity dispersion compensation with phase-engineered sheet metamaterials
共振超材料通常表现出相当大的色散，这被认为是许多应用的缺点。在这里，我们利用的能力，以定制的色散响应的超材料介绍了一种新的方法，在电信系统中的群速度色散补偿。该方法由堆叠的高度色散的片的超材料的数量，并能够补偿色散的光纤具有负或正的群速度色散系数。我们证明了相位工程超材料可以提供强大的群速度色散管理，而不会受到大传输损耗的不利影响，同时提供高可定制性和小尺寸。
2014-05-30 physics.optics
Investigation of Vertical Spiral Resonators for Low Frequency Metamaterial Design
本文深入探讨了垂直螺旋谐振器（VSR）的特性。它们表现出相对高的Q因子和大约百分之几的自由空间波长的尺寸，这使它们成为组装超材料器件的理想候选人。通过简单的解析实验，得到了振动时效的准静态模型，并研究了几何参数对谐振频率的影响。
2008-10-14 physics.optics
Scaling of losses with size and wavelength in nanoplasmonics and metamaterials
我们表明，对于谐振金属-电介质结构，在所有三个维度上具有光的亚波长限制，除非在光谱的远IR和THz区域或以下操作，否则损耗不能显著降低到金属本身的损耗以下。这种高损耗不能通过引入由于Purcell引起的复合时间缩短而导致的增益来补偿。低损耗光学超材料的唯一设计方法是使用未知的负介电常数低损耗材料。
2011-10-04 physics.optics
Surface Plasmon Driven Electric and Magnetic Resonators for Metamaterials
利用表面等离子体激元和超材料之间的相互作用，我们提出了一种新的超材料设计技术。我们表明，薄金属表面上存在的表面等离子体激元可以用来“驱动”在其附近的非共振结构，以提供新型的电和磁谐振器。这些谐振器严格地粘附到主体金属膜的表面等离子体激元色散。所得到的超材料的工作频率可以缩放到极高的频率，否则不可能与传统的分裂环谐振器为基础的设计。我们的方法为等离子体和超材料界面的理论和实验开辟了新的可能性，以收获这两个领域相结合的许多潜在应用。
2011-04-11 physics.optics
Different regimes of ultrashort pulse propagation in disordered layered media with resonant loss and gain
含有损耗和增益成分的不同光学纳米结构作为各种纳米光子和等离子体应用的新型先进材料和构建块吸引了越来越多的关注。所谓的有源超材料的独特可调光学特征支持它们在微米和纳米尺度上用于传感，成像和信号处理。然而，这种可调谐性需要对超材料参数的灵活控制，这可以通过涉及一组非线性相互作用来提供。在本文中，我们提出了一种方法来管理超短脉冲通过改变一个随机的有源超材料中的人口差异无序的水平。这使得能够提供三种不同的相互作用机制：自诱导透明性（低无序），局域化机制（中度无序），以及对应于强烈不同的光脉冲速度的光放大（强无序）。由于这种控制可以通过相当简单的工具来实现，比如简单的泵浦调谐，因此所提出的无序介质为设计用于一整套高度要求的光学应用的特殊有源组件打开了一个机会的空间。
2019-07-12 physics.optics
Structural Control of Metamaterial Oscillator Strength and Electric Field Enhancement at Terahertz Frequencies
人工非线性材料的设计需要对内部共振电荷密度和局部电场分布进行控制。我们提出了一种结构可控的振荡器强度和局部电场增强太赫兹频率的MM设计。MM由一个开口环谐振器（SRR）阵列堆叠在一个阵列的非谐振封闭导电环。SRR和闭环阵列之间的半个单位单元的平面内横向移位导致MM振荡器强度降低4倍，并且SRR电容间隙中的谐振电场增强的幅度变化40%。我们使用太赫兹时域光谱和数值模拟来证实我们的结果，我们提出了一个定性的电感耦合模型来解释所观察到的电磁响应。
2014-08-08 physics.optics
Coupling-assisted quasi-bound states in the continuum in heterogeneous metasurfaces
本文基于普适耦合模理论，提出了一种异质结构中的连续介质束缚态。我们找到了更一般的物理参数来表示BIC，这是谐振频率和相应的相位的超材料结构。因此，BIC超材料来源于超材料结构的谐振频率和相位的相等，而不仅仅是均匀结构。同时，通过改变超材料结构的几何形状，只要稍微改变超材料结构的谐振频率和相位之一，就可以得到准BIC，而不是均匀结构的对称性破缺。在本文中，我们提供了BIC和准BIC的两个异质结构的一个例子，这两个异质结构是切割线（CW）和开口环谐振器（SRR），以广泛扩展超材料BIC超出常识。此外，我们展示了模拟结果和实验结果来证明我们的想法。
2021-12-03 physics.app-ph physics.optics
Liquid Crystal Tunable Metamaterial Perfect Absorber
我们目前的实验演示电子可调超材料完美吸收器在太赫兹制度。通过将有源液晶结合到超材料单元内的关键位置，我们能够在2.62 THz下将吸收修改30%，并将谐振吸收调谐到4%以上的带宽。数值全波模拟与实验结果吻合良好，并阐明了基本机制，即同时调谐电和磁响应，以保持共振吸收。这些结果表明，表面的基本光相互作用可以通过全电子手段进行动态控制，并为实现新的应用提供了一条前进的道路。
2012-06-19 cond-mat.other physics.optics
Controlling Metamaterial Resonances with Light
我们研究使用的相干光场作为一种手段，动态控制的谐振行为的各种复合材料，其中的超材料结构嵌入在一个分散的介电介质。控制和切换是通过应用光辐射相干驱动嵌入介质的谐振介电常数来实现的。将开口环谐振器（SRR）嵌入具有类洛伦兹色散或具有由电磁感应透明（EIT）设计的色散的频率色散介质中的效果表现在负磁导率带的分裂、修改的（频率相关的）填充分数和耗散因子。修改后的材料参数强烈链接到介质的谐振频率，而对于表现出EIT的嵌入介质，也到控制场的强度和失谐。控制的鲁棒性对与金属结构以及由于结构缺陷的非均匀加宽耗散的有害影响被证明。等离子体超材料的研究，包括金属纳米棒排列成环，并表现出集体磁响应在光频率。这类等离子体纳米棒超材料中的控制和切换被证明是可能的，例如，通过将这些阵列嵌入像CS $_2$的拉曼活性液体中并利用逆拉曼效应。
2010-03-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Visible Metamaterial with Low Loss Made by Bottom-Up Self-Assembly
自2001年引入人工设计的负折射率超材料（NIM）以来，其非凡的电磁特性，这是天然材料无法获得的，不断吸引着许多研究人员对其进行研究。在过去的十年中，谐振频率从千兆赫兹一直移动到更高频率的各种类型的NIM已经实现。在实际应用中，实现可见光波段的负折射是近红外光学系统研究的一个重要目标。根据有效介质理论，NIM的内部结构单元必须在远小于工作波长的尺度上。
2013-01-16 physics.optics
Metamaterial enhancement of metal-halide perovskite luminescence
金属卤化物钙钛矿作为用于发光应用的可溶液加工的光学材料迅速出现。在这里，我们采用等离子体超材料的方法来增强光致发光发射和提取的甲基碘化铅铵（MAPbI3）薄膜，基于珀塞尔效应。我们发现，杂交的活性金属卤化物膜与共振纳米级大小的狭缝雕刻成一个金膜可以产生超过一个数量级的发光强度增强，和发光寿命减少近三倍。这显示了共振纳米结构在可调光谱范围内控制金属卤化物钙钛矿发光特性的有效性，这是一种实现高效钙钛矿发光器件和单光子发射器的可行方法。
2020-05-22 physics.app-ph physics.optics
Low Loss and Magnetic Field-tuned Superconducting THz Metamaterial
利用超导分裂线圈磁体的连续太赫兹光谱技术研究了由超导铌薄膜制成的超导太赫兹超材料。在132 GHz和450 GHz下获得的谐振模式的品质因数约为在1 K下工作的金属THz MM的计算值的3倍，这表明超导THz MM是实现低损耗性能的非常好的候选者。此外，还对超导太赫兹微波的磁场调谐进行了研究，为太赫兹微波的电调谐、光调谐和热调谐提供了一种新的调谐方法。
2010-06-07 physics.optics
Temporal Effective Medium for Programmable Acoustic Metamaterials with Multiple Resonances
本文将有效介质理论推广到具有多重共振的时间调制声学超材料，推导出共振强度与频率调制下的显式平均规则，为可编程非厄米声学器件设计提供统一框架。
2025-05-09 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Low-Q whispering gallery modes in anisotropic metamaterial shells
研究了各向异性和非均匀超材料壳，以利用其所有的谐振模式丰富度。这些多层结构是基于径向依赖的本构参数的圆柱形分布，包括一个内部的空隙腔。壳，腔和回音壁模式的特点，并特别注意后者。在有背景的壳体边界层处产生回音壁模态，产生具有强辐射特性的能量局域化。这些低Q共振态的频率与壳层厚度无关。然而，它们的品质因数可以通过形成壳的层的数量来控制，这允许在界面层（内部或外部）处限制电磁波，并且使它们适合于收集电磁能量。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fano-Resonant, Asymmetric, Metamaterial-Assisted Tweezers for Single Nanoparticle Trapping
等离子体纳米结构可以克服阿贝衍射极限以产生强梯度场，从而实现纳米尺寸颗粒的有效光学捕获。然而，在低入射激光强度下实现稳定的捕获仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一个法诺共振辅助等离子体光镊（FAPOT），单个纳米粒子捕获在一个阵列的不对称分裂的纳米孔径，研磨在50 nm的金薄膜。通过调节俘获波长和改变入射激光强度实现了稳定的俘获。在930 nm的近共振捕获波长下，对于20 nm的聚苯乙烯颗粒，实现了8.65 fN/nm/mW的非常大的归一化陷阱刚度。我们发现，陷阱的共振刚度提高了63倍，相比非共振条件。这可以归因于超小的模体积，这使得大的近场强度和腔Purcell效应的贡献。这些结果将有助于在低入射捕获激光强度下实现强捕获，从而为研究单分子（如蛋白质、DNA或病毒）的跃迁路径提供新的选择。
2020-01-23 physics.app-ph physics.optics
A General Class of Metamaterial Transformation Slabs
在本文中，我们应用基于变换的光学推导出一般类的透明超材料板。通过分析和数值全波研究，我们探索他们的图像位移/形成能力，并建立有趣的连接与配置已经在文献中。从这些修订开始，我们开发了一些非平凡的扩展，并说明其可能的应用程序的设计完美的天线罩，反隐身设备，并聚焦设备的基础上双正（可能是反）媒体。这些设计表明，这种异常特征可以在不依赖于负折射率或强共振超材料的情况下实现，这为实现这些设备提供了更实用的场所。
2010-02-10 physics.class-ph physics.optics
Resonant Response in Mechanically Tunable Metasurface based on Crossed Metallic Gratings with Controllable Crossing Angle
我们报道了一类新型的机械可调平面超材料，它由交叉金属条形光栅构成的谐振单元组成。我们观察到一个共振响应的透射谱线偏振波通过系统的交叉光栅。每个光栅由位于电介质衬底顶部的平行金属条阵列组成。结果表明，谐振位置似乎依赖于光栅交叉的角度。理论和实验结果表明，随着交叉角的减小，交叉金属条形成的周期性谐振腔的谐振部分长度增加，谐振频率发生了变化，这种设计可用于新型的平面超材料和滤波器.
2016-08-31 math-ph math.MP physics.optics
Planar designs for electromagnetically induced transparency in metamaterials
我们提出了一个平面设计的超材料表现出电磁感应的透明度，是服从实验验证的微波频段。该设计是基于一个分裂环谐振器与切割线在同一平面上的耦合。我们调查的灵敏度的参数的传输窗口上的耦合强度和电路元件的各个谐振器，我们解释的结果在两个线性耦合的洛伦兹谐振器。我们的超材料设计将低损耗与传输窗口中与谐振响应相关的极小群速度相结合，使其适用于室温下的慢光应用。
2010-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extremely Sub-wavelength Planar Magnetic Metamaterials
我们提出了高度亚波长磁性超材料设计的操作在射频（RF）。由独立的平面螺旋元件组成的双层设计使得能够实验证明比谐振波长（λ0）小~ 700倍的晶胞尺寸（α）。模拟表明，利用导电通孔连接螺旋层允许进一步优化，并且我们实现了λ0/a ~ 2000的单位单元。磁超材料的特点是一种新的时域方法，它允许确定复杂的磁响应。进行数值模拟，以支持实验数据，我们发现很好的协议。这些新设计使超材料低频实验研究变得实用，并建议将其用于磁感应波、悬浮的研究，并进一步实现潜在的RF应用。
2012-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Quantum Graph Approach to Metamaterial Design
本研究提出量子图超材料设计方法，以周期量子图建模二维超材料，通过操控能带图设计特性，验证了折射与波束转向效果，为超材料设计提供了灵活的工具。
2023-06-09 math-ph math.MP physics.app-ph
