[發明專利]一種實現逆多普勒效應的器件

有效

• 申請號: 201610954398.1
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN106568401B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 孫非;何賽靈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00;G01B9/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

本發明公開了一種實現逆多普勒效應的器件。本發明包括內套筒和外套筒，內套筒和外套筒的橫截面為圓形，半徑分別為a和b；內套筒內部空間放置運動的波源，在內套筒和外套筒之間的環形區域填充非均勻的各向異性介質；外套筒的外部環境和內套筒的內部空間環境都為空氣，能夠在正常環境下使用，適用范圍廣。運動的波源位于內套筒的內部空間的空氣區域中，觀測者或者探測器位于外套筒的外部空氣區域中；在內套筒和外套筒之間的環形區域內填充的各向異性介質的相對介電常數和相對磁導率。本發明不需要基于負折射率材料來實現的，更不需要將波源或者探測器放置在負折射率材料的內部。本發明的波源和觀察者都是位于空氣中即可實現逆多普勒效應。

技術領域

本發明屬于電磁波器件，涉及到一種可以在自由空間內實現逆多普勒效應的技術，提供一種實現逆多普勒效應的器件。

背景技術

多普勒效應是描述了波源和觀察者之間存在相對運動時，觀察者接受到的頻率改變。當波源靠近觀察者運動時，觀察者接受到的頻率比兩者之間不存在相對運動時的波源輻射的頻率高(頻率藍移)；而當波源遠離觀察者運動時，觀察者接收到的頻率比兩者之間不存在相對運動時的波源輻射的頻率低(頻率紅移)。光波，聲波等任何形式的波動都存在多普勒效應。多普勒效應在生活中有很多應用，比如公路上檢查機動車速度的雷達測速儀，醫學上的彩超檢測，宇宙中行星的測速等等。

逆多普勒效應則是近些年來研究的新熱點【1-3】。所謂逆多普勒效應，是指當波源靠近觀察者運動時，觀察者接受到的頻率比兩者之間不存在相對運動時的波源輻射的頻率低(頻率紅移)；而當波源遠離觀察者運動時，觀察者接收到的頻率比兩者之間不存在相對運動時的波源輻射的頻率高(頻率藍移)。目前逆多普勒效應都是基于負折射率材料來實現的，需要將波源或者探測器放置在負折射率材料的內部。同時由于實現負折射率材料往往需要借助于諧振的超材料單元，因此使其有效的工作頻帶非常窄。

【1】Kozyrev,A.B.,&van der Weide,D.W.Explanation of the inverse Dopplereffect observed in nonlinear transmission lines.Physical review letters,94(20),203902(2005).

【2】Chen,Jiabi,et al.Observation of the inverse Doppler effect innegative-index materials at optical frequencies.Nature Photonics,5(4),239-245(2011).

【3】Lee,S.H.,Park,C.M.,Seo,Y.M.,&Kim,C.K.Reversed Doppler effect indouble negative metamaterials.Physical Review B,81(24),241102(2010).

發明內容

本發明為了解決現有技術中結構復雜，難以實驗探測，頻帶受限等問題，本發明提出了一種的實現逆多普勒效應的器件。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發明包括內套筒和外套筒，內套筒和外套筒的橫截面為圓形，半徑分別為a和b；內套筒內部空間放置運動的波源，在內套筒和外套筒之間的環形區域填充非均勻的各向異性介質，各向異性介質的參數由器件的幾何尺寸決定。

更進一步，外套筒的外部環境和內套筒的內部空間環境都為空氣，能夠在正常環境下使用，適用范圍廣。運動的波源位于內套筒的內部空間的空氣區域中，觀測者或者探測器位于外套筒的外部空氣區域中。

更進一步，在內套筒和外套筒之間的環形區域內填充的各向異性介質的相對介電常數和相對磁導率。這里的相對介電常數和磁導率都是二階張量，在柱坐標系下可以用矩陣描述其各個分量