自爱因斯坦建立广义相对论，构建能动张量与时空曲率的等价关系，揭示弯曲时空几何特性以来，模拟光在弯曲空间中的传播一直是研究的热点。变换光学创新性地构建了度规张量和电磁材料参数（介电常数张量和磁导率张量）之间的关系，催生了大量可用于模拟天文现象的光学超材料。

近年来，双曲超材料由于其沿不同主轴的介电常数张量分量具有不同的符号这一独特性质而受到了广泛的研究。这种材料特性导致了双曲色散，在原理上可以支持无限大的传播动量，从而产生了许多应用，包括负折射、增强的自发发射和超透镜。我们在变换光学的基础上，通过一维空间轴替代一维时间来宇宙学度规相关的双曲超材料，模拟了开放、平坦和封闭三种膨胀宇宙模型下粒子视界的变化（如图所示）。研究结果表明，波动光学与几何光学非常吻合，宇宙膨胀过程中粒子视界的变化也能很好的在双曲超材料中体现，揭示了双曲超材料在模拟时空中的优越性质，同时表明空间轴在一定程度上确实能够用来替代时间轴。

论文以“Simulation of the expanding universe in hyperbolic metamaterials”为题，已被Optics Express接受发表。论文第一作者为天文学系博士研究生佘姣真, 第二作者为陶思岑博士，通讯作者为物理系陈焕阳教授和天文学系刘彤教授。

图: 平直时空中的波动光学（a-c）和几何光学（c-d）结果

论文链接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-31-20-33312&id=538536