光子时光晶的异常麦克斯韦-加特理论
光学
2025-04-09 v1
摘要
麦克斯韦-加特理论始于詹姆斯·克莱克·麦克斯韦-加特 (James Clerk Maxwell-Garnett) 于 1904 年的奠基性工作，提供了一种简单而强大的框架来描述非均匀结构作为有效均匀介质的行为，显著降低了分析、计算和设计的总体复杂度。因此，麦克斯韦-加特理论使其在光子、声学、力学、热力学和材料科学等多个领域的实际应用得以实现。长期以来，人们认为光在阻抗不匹配的周期结构中的麦克斯韦-加特理论仅适用于长波长极限，要求光的时或空周期远大于结构周期。本文通过揭示阻抗不匹配的光子时光晶在此长波长极限之外的异常麦克斯韦-加特理论，打破了这一长期信念。其中的关键在于法布里-施瓦茨共振。我们发现，在法布里-施瓦茨共振下，尽管光的时周期与光子时光晶的时周期相当甚至更小，阻抗不匹配的光子时光晶仍可在特定离散波长下等效于均匀的时域薄片。
引用
@article{arxiv.2504.05735,
title = {Anomalous Maxwell-Garnett theory for photonic time crystals},
author = {Zheng Gong and Ruoxi Chen and Hongsheng Chen and Xiao Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05735},
year = {2025}
}