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【仪表网 研发快讯】光在复杂介质中的传布是光学和相对论的典范课题。在爱因斯坦提出广义相对论不久，W. Gordon，I. E. Tamm和G. V. Skrotskii等将费马道理推行到曲折时空。1960年，J. Plebanski指出曲折时空度规的空间份量和时空夹杂份量别离等价在非平均各向同性光学介质的折射率(介电常数与磁导率)和否决称非互易磁电耦合参数。上述成果已被普遍利用在引力场量子效应的尝试室摹拟。　　2006年，J. Pendry和U. Leonhart提出的变换光学反过来用坐标变换设想非平均材料以实现光线节制，在电磁隐身衣、新型波导和天线等器件方面具有主要利用。但是，相对论电动力学和变换光学没法处置手性和非互易光学材料，也没法供给近似在坐标变换的几何方案来节制光的偏振。　　近日，中国科学院院士、中国科学院半导体研究所研究员常凯带领的合作团队针对以上问题提出广义变换光学理论，将光学介质从通俗Cauchy持续统推行到具有内部自在度的广义持续统。在该理论中每个几何点除具有坐标自在度外，还具有由局域标架代表的内部自在度，描写点粒子的扭转、拉伸和改变，能够用来处置具有复杂本构关系的线性光学介质。　　研究团队发觉具有局域扭转自在度的持续统能够描写尝试室静止的非互易光学介质。非互易光学介质首要包罗磁光介质(金属或淡薄等离子体、磁性绝缘体、稀磁或铁磁半导体)、磁电耦合介质(多铁材料、拓扑绝缘体和Weyl半金属)和时变介质。磁光介质介电常数与磁导率的否决称虚部和磁电耦合介质的磁电耦合参数带来电磁场分歧份量之间的交叉耦合，发生非互易的偏振扭转，被普遍利用在隔离器和环形器等非互易电瓷器件。　　基在广义变换光学理论，研究团队引入描写非互易光学介质的时变黎曼几何理论和基在标架扭转的等价黎曼-嘉当几何理论，操纵时空挠率张量描写磁光和磁电耦合参数，同一注释了包括磁光、磁电耦合介质和具有局域扭转自在度的时变介质在内的一般线性非互易电磁介质。　　该工作一方面引入时空挠率的微不雅组织，将相对论协变电动力学推行到非黎曼时空；另外一方面注解经由过程标架变换能够实现光偏振态的调控。将标架变换与坐标变换相连系，准绳上能够同时实现对电磁场的光线和偏振态的调控，为将来新型光学和电瓷器件设想供给了理论根本。　　该研究功效近日颁发在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 130, 203801 (2023))。论文通信作者为常凯和喷鼻港科技年夜学传授冯建雄。　　本工作获得国度天然科学基金委、科技部国度重点研发打算帮助项目、喷鼻港年夜学教育帮助委员会、中国科学院和半导体研究所人材项目标撑持。(a) 具有内部自在度的广义持续统图象；(b) 局域扭转界说挠率张量。