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光反射在许多现代技术中起着至关重要的作用。本文给出了由单一材料制成的通用平面结构在任何方向和任何偏振下的最大反射功率的解析表达式，该结构由复杂的标量磁化率表示。最大化反射的最佳光物质相互作用问题被表述为感应电流优化问题的解，受能量守恒和被动性约束，通过使用拉格朗日对偶，该问题允许全局上限。导出的上限适用于广泛的平面结构，包括超表面、光栅、均质膜、光子晶体板，更一般地说，适用于任何非均匀平面结构，无论其几何细节如何。这些界限还设定了给定有损材料的最小可能厚度的限制，以实现所需的反射率。此外，我们的结果允许发现与现有设计相比，反射结构效率可以大幅提高的参数区域。给出了这些发现对设计由真实的、不完美（即有损）材料制成的优质紧凑反射元件的影响的例子，例如超薄高效的光栅、偏振转换器和用于太阳/激光帆的轻型镜子。
arXiv:2208.05533v1 [physics.optics] 2022 年 8 月 10 日
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