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有读书笔记Observation of the inverse Doppler effect in negative-index materials at optical frequencies

唐唐 添加于 2011-5-4 04:31 | 2759 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Chen J, Wang Y, Jia B, Geng T, Li X, Feng L, Qian W, Liang B, Zhang X, Gu M, Zhuang S

  •  摘 要

    The Doppler effect is a fundamental frequency shift phenomenon that occurs whenever a wave source and an observer are moving with respect to one another. It has well-established applications in astrophotonics, biological diagnostics, weather and aircraft radar systems, velocimetry and vibrometry. The counterintuitive inverse Doppler effect was theoretically predicted in 1968 by Veselago1 in negative-index materials2. However, because of the tremendous challenges of frequency shift measurements inside such materials, most investigations of the inverse Doppler effect have been limited to theoretical predictions and numerical simulations3, 4, 5, 6, 7. Indirect experimental measurements have been conducted only in nonlinear transmission lines at ~1–2 GHz (ref. 8) and in acoustic media at 1–3 kHz (ref. 9). Here, we report the first experimental observation of the inverse Doppler shift at an optical frequency (λ = 10.6 µm) by refracting a laser beam in a photonic-crystal prism that has the properties of a negative-index material.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Photonics
    • 期刊缩写: Nature Photon
    • 期卷页: 2011年  第5卷 第4期 239-245页
    • ISBN: 1749-4885

  • 学科领域 自然科学 » 数学

  •  所属群组

    物理综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    科学家首次在光波波段发现逆多普勒效应

    科学家首次在光波波段发现逆多普勒效应
    验证物理界预言隐形斗篷有望实现
     
    隐形斗篷这一科幻技术未来将可能成为现实，宇宙大爆炸和中宇宙膨胀现象有可能得到颠覆性的解读。上海理工大学光学工程学科团队首次在负折射光子晶体中观察到了光波波段逆多普勒频移的物理现象，并在最新出版的《自然—光子学》（Nature Photonics）上刊出该研究成果。这是世界上首次在光学领域证实多普勒效应的逆转，将在天文学、医学、微电子工业等方面得到应用。
     
    多普勒效应是指当观察者和光波源之间存在着相对移动时，光波的频率会发生改变的现象。当物体光源和观察者距离不断靠近时，光频率增高颜色变蓝，反之则变红。而多普勒效应逆转则说明当光源和观察者距离不断靠近时，光频率不增高反而降低，光频率从蓝色波长减小至红色波长。
     
    这一效应最早由前苏联物理学家在1968年作出理论预言，但一直未得到实验证实。上海理工大学上海市现代光学重点实验室在庄松林院士领导参与下，由陈家璧教授率领的科研组成功逆转了这种在自然条件下无法发生的效应。
     
    研究人员通过用硅研制出一种人造纳米结构的晶体——被称为“光子晶体”的物质来实现负折射 率。通过向这个独特的光子晶体“超级棱镜”发射激光束，并且改变“超级棱镜”与探测器间的距离，成功创造了多普勒效应逆转现象。同时，该实验最终得到的光 子晶体折射棱镜，其微米量级刻蚀深宽比达到了25:1，这意味着将1亿根直径为头发丝三十五分之一、长度50微米的硅介质圆柱整齐排列，刻划在硅片上。
     
    逆多普勒效应将推动如隐形斗篷等科幻技术未来的发展，其成为现实的速度可能会超过大部分人的想象。（来源：科技日报 王春）
     
     
     
     
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