微纳光电材料及器件
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• 什么情况下折射率才取负值？
6.3 超材料及相关器件
2 ˆ n ˆ k k 定义 k c
n ˆ E H k
k E 0, k H 0, k E 0 H , k H 0 E.
带入第三和第四式，得
0c
n ˆ k H E 0c
6.2 光子晶体及光子晶体器件
左边是传统的 LED结构，可以看到它的全反射，现有的 LED 临界度是比较小的，相对的，光子晶体蓝色 LED所设计出来 的 LED，由于衍射的关系，可以修正光的角度，修正后的光 可以可进入临界角投射到外面，改善过去 LED的光会全部反 射的问题。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子带隙
• 光子带隙是一个频率区域，当入射光的频率落在其 中时，它被完全反射，不能穿过光子晶体。 • 光子带隙结构控制着光在光子晶体中的运动。 • 物理上，光子带隙来源于被周期性介电结构强散射 的光之间的干涉。 1、光子晶体的空间结构---能否相干 2、构成的光子晶体材料介电常数之比---散射强度。
出现在能隙中的缺陷态
6.2 光子晶体及光子晶体器件
1 9 9 9年， 美国加州理工学院谢勒( A．S c h e r e r ) 领导的研究组首次报道了可在室温下工作且运转在 1 5 5 0纳米的光子晶体激光器。
光子晶体激光器顶部和剖面示意图
6.3 超材料及相关器件
Metamaterials（超材料）
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体光纤
光子晶体光纤又称多孔光纤，微结构光纤，最早
由Russe11等人在1992年提出的。 它是一种带有线缺陷的二维光子晶体。包层由规 则分布的空气孔排列成六角形的微结构组成，纤 芯由石英或空气孔构成线缺陷，利用其局域光的 能力，将光限制在纤芯中传播。 PCF导光机制分为两种，一种光子带隙光纤（ FBG-PCF），另外一种是全内反射光子晶体光 纤（TIR-PCF）也称折射率引导光子晶体光纤 。
自然界中的光子晶体：
盛产于澳洲的宝石蛋白石(opal)。蛋白石是由二氧化硅纳米球 (nano-sphere)沉积形成的矿物，其色彩缤纷的外观与色素无关， 而是 因为它几何结构上的周期性使它具有光子能带结构，随着能隙位置不 同，反射光的颜色也跟着变化；换言之，是光能隙在玩变色把戏。
翅膀鳞粉具有光子晶体结构的蝴蝶
日本松下电器第一个将光子晶体运用导入蓝色LED
(a) top xiew of PhC blue LED
(b)Cross-section view of 2-D PhC
在光子晶体的表面都覆上了一整面的透明电极，这样一个独特 设计，使得大面积的发光能够具体实现。光子晶体 LED的效率 比一般的 LED高出 50％。
光子晶体光纤又被称为微结构光纤，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较
复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大 致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在光纤芯区传播。
特点：
1.实现大功率单模激光传输；. 2. 宽波段的单模性质 3. 具有良好的色散性质 4. 高的双折射特性 5.可以实现多芯传输
6.3 超材料及相关器件
负折射率介质中的反常Cherenkov辐射
• 超音速 • 在真空中，匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波。 • 在介质中，当带电粒子匀速运动时会在其周围引 起诱导电流，从而在其路径上形成一系列次波源， 分别发出次波。 • 当粒子速度超过介质中光速时，这些次波互相干 涉，从而辐射出电磁场，称为Cherenkov辐射。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体特性
光子带陷：在一定频率范围内的光子在光子晶体内的 某些方向上是严格禁止传播的。 光子局域：在光子晶体中引入杂质和缺陷时，与缺陷 态频率符合的光子会被局限在缺陷位置，而不能向空 间传播。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子局域
6.2 光子晶体及光子晶体器件
ˆ 成右手系， 按照定义，E, H 和单位矢量 k 所以以上两式左边系数必皆为正，即要求 折射率n和介电常数 、磁导率 同号。
6.3 超材料及相关器件
n
2
当 0, 0时，n 0; 当 0, 0时，n 0.
Veselago在1967年预言了负折射率的存在。 由于在此介质中，电场、磁场和波矢成左手系，所以， 负折射率介质又称左手介质，相应地，正折射率介质被 称为右手介质。负折射率材料中，能流方向和相速度方 向相反。
• “Metamaterial”是本世纪物理学领域出现的一个新的 学术词汇，目前尚未有一个严格的、权威的定义，但一般 文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备 的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
6.3 超材料及相关器件
什么是超材料？
6.3 超材料及相关器件
超材料的三个重要特征
6.1 纳米光电材料及器件
纳米光电材料的性能:
• 小尺寸效应：由于纳米颗粒尺寸与光波波长、电子德布罗意波长 等物理特征尺寸接近，材料的声、光、电、磁、热力学性质均发 生改变 • 表面效应：纳米颗粒尺寸变小，表面积大，增加了表面态密度， 不但引起材料表面原子输运和构型的变化，同时也改变了表面电
子自旋构像和电子能谱。
第六章 微纳光电材料及器件
概要
6.1 纳米光电材料及器件 6.2 光子晶体及光子晶体器件 6.3 超材料及相关器件 6.4 表面等离子体激元及器件
6.1 纳米光电材料及器件
纳米材料是一种粒子尺寸在0.1到100nm的材 料。
纳米光电材料是指能够将光能转化为电能或 化学能等其它能量的一种纳米材料。其中最 重要的一点就是实现光电转化。
•
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体指介电常数(或折射率)周期性变化的一类物质，英
文Photonic Crystal，简称PC 。
1.1987年，E.Yablonovitch和S.John在研究抑制自发辐射和
光子局域时分别提出光子晶体这一新概念。
2.1991年，Yablonovitch在实验室中人工制造了第一块被认为
具有完全禁带的三维光子晶体。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
基本特性
光子晶体通常具有:光子禁带结构、异常色散和抑制原子的 自发辐射的特点
6.2 光子晶体及光子晶体器件
• 光子晶体（photonic crystal） 是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学 微结构材料，其最根本的特征是具有光子禁带。
• 量子尺寸效应：由于电子在三维方向上均受到限制，电子能级表 现出类似于原子的离散能级结构，这使得材料的吸收特性和光发
射特性均不同于宏观材料。
光学和电学性质异于宏观光电材料的特征
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体概念的产生：
1987年，E. Yablonovitch 及S. John不约而同 地指出：在介电系数呈周期性排列的三维介电 材料中，电磁波经介电函数散射后，某些波段 的电磁波强度会因破坏性干涉而呈指数衰减， 无法在系统内传递，相当于在频谱上形成能隙， 于是色散关系也具有带状结构，此即所谓的光 子能带结构(photonic band structures)。 • 具有光子能带结构的介电物质，就称为光能隙 系统(photonic band-gap system， 简称PBG 系统)，或简称光子晶体(photonic crystals)。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
具有不同折射率（介电常数 ）的介质材料随空间呈周期 性的变化时，在其中传播的 光波的色散曲线将成带状结 构，当这种空间有序排列的 周期可与光的波长相比位于 同一量级，而折射率的变化 反差较大时，带与带之间有 可能会出现类似于半导体禁 带的“光子禁带”(photonic band gap) 。
6.3 超材料及相关器件
负光压——光子动量
k
6.3 超材料及相关器件
实验制得的左手材料结构
左手材料的研制被《科学》杂志评为2003年度全球十大科学进展。
6.3 超材料及相关器件
视觉隐身技术
在自然界中，光线总是正折射的，所以光线的 偏折有着天然的限制，而负折射材料则打破了 这种限制。 要实现材料的隐身，最关键的技术就是制造出 能扭曲可见光波的材料，只要制造出性能合适 的材料，实用的“隐身衣”完全可能在近期问 世。而负折射材料既可以实现这种光的扭曲。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
激光发射器
发射波长的 变化会改变 传输损耗
随功率的增 加线宽趋于饱 和， 并重新展 宽
传统激光器的缺点
辐射角比 较大
耦合效率不高
wenku.baidu.com
6.2 光子晶体及光子晶体器件
如果在一块三维光子晶体的光子禁 带中引入缺陷，然后在其中放置工 作物质，缺陷态将构成一个波导， 激光发出的方向将沿此方向，同样 自发辐射也只能沿此方向，即自发 辐射与激光出射方向角几乎为零。 这样几乎所有的自发辐射都用来激 发已实现反转分布的激活介质而无 其他损失。泵浦的能量几乎全部用 来产生激光， 这使激光器阈值降 低，并且提高了能量转换效率。这 种激光器体积小、 阈值低， 功率 高、 易于光纤耦合， 且可在小区 域密集分布的。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
大模场晶 体光纤
多模 多模大数值孔 晶体光纤 径晶体光纤
高非线性 晶体光纤
保偏非线性 晶体光纤
6.2 光子晶体及光子晶体器件
Schematic of a variety of photonic functions that could be realized in a photonic crystal based integrated circuit.
6.1 纳米光电材料及器件
纳米材料大致可分为纳米粉末、一维纳米材料、纳米膜等。 • 纳米粉：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳
米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观
物体之间处于中问物态的固体颗粒材料。 • 一维纳米材料：指直径为纳米尺度而长度较大的线状 材料。分为纳米线和纳米管。 • 纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米 颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密 膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜
• 超材料通常是具有新奇人工结构的复合材料；
• 超材料具有超常的物理性质（往往是自然界的材料中所不 具备的）； • 超材料性质往往不主要决定于构成材料的本征性质，而决 定于其中的人工结构。
6.3 超材料及相关器件
n 2
• 那么折射率就有正负两个根：
n , n
• 我们习惯上舍弃负根，只保留正根。
在生物界中，也不乏光子晶体的踪 影。以花间飞舞的蝴蝶为例，其翅 膀上的斑斓色彩，其实是鳞粉上排 列整齐的次微米结构，选择性反射 日光的结果.
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体器件
光子晶体的这些特性可用于光纤通讯、微波器件、光路集成、光开关、滤波器件等 方面。目前，市场上已经有基于光子晶体的光纤和波分复用器件产品。 光子晶体光纤
光子晶体发光二极管
一般的发光二极管发光中心发出的光经过周围介质的无
数次的反射 ，大部分光不能有效地耦合出去， 二极管的光 辐射效率很低 。如果将发光二极管的发光中心置入一块特制 的光子晶体中，并使得该发光中心 的自发辐射频率与该光子 晶体的光子禁带重合 ，则发光中心发出的光不会进入包围它 的光子晶体中，而只能沿着特定设计的方向辐射并传导出去。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
利用包层对一定波长的光
形成光子能隙，光波只能
在芯层形成的缺陷中存在 和传播。
能量传输基本无损失，也
不会出现延迟等影响数据
光子带隙光纤
传输率的现象。
光子晶体制成的光纤具有
极宽的传输频带，可全波
折射率引导型光纤
段传输。
(a)普通光纤, (b)-(c)光子晶体光纤
6.2 光子晶体及光子晶体器件
6.3 超材料及相关器件
负折射率
6.3 超材料及相关器件
6.3 超材料及相关器件
反常Doppler效应
• 声波的Doppler效应。 • 在正常材料中，波源和观察者如果发生相对移动， 会出现Doppler效应：两者相向而行，观察者接 收到的频率会升高，反之会降低。 • 但在负群速度材料中正好相反，因为能量传播的 方向和相位传播的方向正好相反，所以如果二者 相向而行，观察者接收到的频率会降低，反之则 会升高，从而出现反常Doppler频移。
6.3 超材料及相关器件
2 ˆ n ˆ k k 定义 k c
n ˆ E H k
k E 0, k H 0, k E 0 H , k H 0 E.
带入第三和第四式，得
0c
n ˆ k H E 0c
6.2 光子晶体及光子晶体器件
左边是传统的 LED结构，可以看到它的全反射，现有的 LED 临界度是比较小的，相对的，光子晶体蓝色 LED所设计出来 的 LED，由于衍射的关系，可以修正光的角度，修正后的光 可以可进入临界角投射到外面，改善过去 LED的光会全部反 射的问题。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子带隙
• 光子带隙是一个频率区域，当入射光的频率落在其 中时，它被完全反射，不能穿过光子晶体。 • 光子带隙结构控制着光在光子晶体中的运动。 • 物理上，光子带隙来源于被周期性介电结构强散射 的光之间的干涉。 1、光子晶体的空间结构---能否相干 2、构成的光子晶体材料介电常数之比---散射强度。
出现在能隙中的缺陷态
6.2 光子晶体及光子晶体器件
1 9 9 9年， 美国加州理工学院谢勒( A．S c h e r e r ) 领导的研究组首次报道了可在室温下工作且运转在 1 5 5 0纳米的光子晶体激光器。
光子晶体激光器顶部和剖面示意图
6.3 超材料及相关器件
Metamaterials（超材料）
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体光纤
光子晶体光纤又称多孔光纤，微结构光纤，最早
由Russe11等人在1992年提出的。 它是一种带有线缺陷的二维光子晶体。包层由规 则分布的空气孔排列成六角形的微结构组成，纤 芯由石英或空气孔构成线缺陷，利用其局域光的 能力，将光限制在纤芯中传播。 PCF导光机制分为两种，一种光子带隙光纤（ FBG-PCF），另外一种是全内反射光子晶体光 纤（TIR-PCF）也称折射率引导光子晶体光纤 。
自然界中的光子晶体：
盛产于澳洲的宝石蛋白石(opal)。蛋白石是由二氧化硅纳米球 (nano-sphere)沉积形成的矿物，其色彩缤纷的外观与色素无关， 而是 因为它几何结构上的周期性使它具有光子能带结构，随着能隙位置不 同，反射光的颜色也跟着变化；换言之，是光能隙在玩变色把戏。
翅膀鳞粉具有光子晶体结构的蝴蝶
日本松下电器第一个将光子晶体运用导入蓝色LED
(a) top xiew of PhC blue LED
(b)Cross-section view of 2-D PhC
在光子晶体的表面都覆上了一整面的透明电极，这样一个独特 设计，使得大面积的发光能够具体实现。光子晶体 LED的效率 比一般的 LED高出 50％。
光子晶体光纤又被称为微结构光纤，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较
复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大 致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在光纤芯区传播。
特点：
1.实现大功率单模激光传输；. 2. 宽波段的单模性质 3. 具有良好的色散性质 4. 高的双折射特性 5.可以实现多芯传输
6.3 超材料及相关器件
负折射率介质中的反常Cherenkov辐射
• 超音速 • 在真空中，匀速运动的带电粒子不会辐射电磁波。 • 在介质中，当带电粒子匀速运动时会在其周围引 起诱导电流，从而在其路径上形成一系列次波源， 分别发出次波。 • 当粒子速度超过介质中光速时，这些次波互相干 涉，从而辐射出电磁场，称为Cherenkov辐射。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体特性
光子带陷：在一定频率范围内的光子在光子晶体内的 某些方向上是严格禁止传播的。 光子局域：在光子晶体中引入杂质和缺陷时，与缺陷 态频率符合的光子会被局限在缺陷位置，而不能向空 间传播。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子局域
6.2 光子晶体及光子晶体器件
ˆ 成右手系， 按照定义，E, H 和单位矢量 k 所以以上两式左边系数必皆为正，即要求 折射率n和介电常数 、磁导率 同号。
6.3 超材料及相关器件
n
2
当 0, 0时，n 0; 当 0, 0时，n 0.
Veselago在1967年预言了负折射率的存在。 由于在此介质中，电场、磁场和波矢成左手系，所以， 负折射率介质又称左手介质，相应地，正折射率介质被 称为右手介质。负折射率材料中，能流方向和相速度方 向相反。
• “Metamaterial”是本世纪物理学领域出现的一个新的 学术词汇，目前尚未有一个严格的、权威的定义，但一般 文献中都认为metamaterial是“具有天然材料所不具备 的超常物理性质的人工复合结构或复合材料”。
6.3 超材料及相关器件
什么是超材料？
6.3 超材料及相关器件
超材料的三个重要特征
6.1 纳米光电材料及器件
纳米光电材料的性能:
• 小尺寸效应：由于纳米颗粒尺寸与光波波长、电子德布罗意波长 等物理特征尺寸接近，材料的声、光、电、磁、热力学性质均发 生改变 • 表面效应：纳米颗粒尺寸变小，表面积大，增加了表面态密度， 不但引起材料表面原子输运和构型的变化，同时也改变了表面电
子自旋构像和电子能谱。
第六章 微纳光电材料及器件
概要
6.1 纳米光电材料及器件 6.2 光子晶体及光子晶体器件 6.3 超材料及相关器件 6.4 表面等离子体激元及器件
6.1 纳米光电材料及器件
纳米材料是一种粒子尺寸在0.1到100nm的材 料。
纳米光电材料是指能够将光能转化为电能或 化学能等其它能量的一种纳米材料。其中最 重要的一点就是实现光电转化。
•
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体指介电常数(或折射率)周期性变化的一类物质，英
文Photonic Crystal，简称PC 。
1.1987年，E.Yablonovitch和S.John在研究抑制自发辐射和
光子局域时分别提出光子晶体这一新概念。
2.1991年，Yablonovitch在实验室中人工制造了第一块被认为
具有完全禁带的三维光子晶体。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
基本特性
光子晶体通常具有:光子禁带结构、异常色散和抑制原子的 自发辐射的特点
6.2 光子晶体及光子晶体器件
• 光子晶体（photonic crystal） 是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学 微结构材料，其最根本的特征是具有光子禁带。
• 量子尺寸效应：由于电子在三维方向上均受到限制，电子能级表 现出类似于原子的离散能级结构，这使得材料的吸收特性和光发
射特性均不同于宏观材料。
光学和电学性质异于宏观光电材料的特征
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体概念的产生：
1987年，E. Yablonovitch 及S. John不约而同 地指出：在介电系数呈周期性排列的三维介电 材料中，电磁波经介电函数散射后，某些波段 的电磁波强度会因破坏性干涉而呈指数衰减， 无法在系统内传递，相当于在频谱上形成能隙， 于是色散关系也具有带状结构，此即所谓的光 子能带结构(photonic band structures)。 • 具有光子能带结构的介电物质，就称为光能隙 系统(photonic band-gap system， 简称PBG 系统)，或简称光子晶体(photonic crystals)。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
具有不同折射率（介电常数 ）的介质材料随空间呈周期 性的变化时，在其中传播的 光波的色散曲线将成带状结 构，当这种空间有序排列的 周期可与光的波长相比位于 同一量级，而折射率的变化 反差较大时，带与带之间有 可能会出现类似于半导体禁 带的“光子禁带”(photonic band gap) 。
6.3 超材料及相关器件
负光压——光子动量
k
6.3 超材料及相关器件
实验制得的左手材料结构
左手材料的研制被《科学》杂志评为2003年度全球十大科学进展。
6.3 超材料及相关器件
视觉隐身技术
在自然界中，光线总是正折射的，所以光线的 偏折有着天然的限制，而负折射材料则打破了 这种限制。 要实现材料的隐身，最关键的技术就是制造出 能扭曲可见光波的材料，只要制造出性能合适 的材料，实用的“隐身衣”完全可能在近期问 世。而负折射材料既可以实现这种光的扭曲。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
激光发射器
发射波长的 变化会改变 传输损耗
随功率的增 加线宽趋于饱 和， 并重新展 宽
传统激光器的缺点
辐射角比 较大
耦合效率不高
wenku.baidu.com
6.2 光子晶体及光子晶体器件
如果在一块三维光子晶体的光子禁 带中引入缺陷，然后在其中放置工 作物质，缺陷态将构成一个波导， 激光发出的方向将沿此方向，同样 自发辐射也只能沿此方向，即自发 辐射与激光出射方向角几乎为零。 这样几乎所有的自发辐射都用来激 发已实现反转分布的激活介质而无 其他损失。泵浦的能量几乎全部用 来产生激光， 这使激光器阈值降 低，并且提高了能量转换效率。这 种激光器体积小、 阈值低， 功率 高、 易于光纤耦合， 且可在小区 域密集分布的。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
大模场晶 体光纤
多模 多模大数值孔 晶体光纤 径晶体光纤
高非线性 晶体光纤
保偏非线性 晶体光纤
6.2 光子晶体及光子晶体器件
Schematic of a variety of photonic functions that could be realized in a photonic crystal based integrated circuit.
6.1 纳米光电材料及器件
纳米材料大致可分为纳米粉末、一维纳米材料、纳米膜等。 • 纳米粉：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳
米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观
物体之间处于中问物态的固体颗粒材料。 • 一维纳米材料：指直径为纳米尺度而长度较大的线状 材料。分为纳米线和纳米管。 • 纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米 颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密 膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜
• 超材料通常是具有新奇人工结构的复合材料；
• 超材料具有超常的物理性质（往往是自然界的材料中所不 具备的）； • 超材料性质往往不主要决定于构成材料的本征性质，而决 定于其中的人工结构。
6.3 超材料及相关器件
n 2
• 那么折射率就有正负两个根：
n , n
• 我们习惯上舍弃负根，只保留正根。
在生物界中，也不乏光子晶体的踪 影。以花间飞舞的蝴蝶为例，其翅 膀上的斑斓色彩，其实是鳞粉上排 列整齐的次微米结构，选择性反射 日光的结果.
6.2 光子晶体及光子晶体器件
光子晶体器件
光子晶体的这些特性可用于光纤通讯、微波器件、光路集成、光开关、滤波器件等 方面。目前，市场上已经有基于光子晶体的光纤和波分复用器件产品。 光子晶体光纤
光子晶体发光二极管
一般的发光二极管发光中心发出的光经过周围介质的无
数次的反射 ，大部分光不能有效地耦合出去， 二极管的光 辐射效率很低 。如果将发光二极管的发光中心置入一块特制 的光子晶体中，并使得该发光中心 的自发辐射频率与该光子 晶体的光子禁带重合 ，则发光中心发出的光不会进入包围它 的光子晶体中，而只能沿着特定设计的方向辐射并传导出去。
6.2 光子晶体及光子晶体器件
利用包层对一定波长的光
形成光子能隙，光波只能
在芯层形成的缺陷中存在 和传播。
能量传输基本无损失，也
不会出现延迟等影响数据
光子带隙光纤
传输率的现象。
光子晶体制成的光纤具有
极宽的传输频带，可全波
折射率引导型光纤
段传输。
(a)普通光纤, (b)-(c)光子晶体光纤
6.2 光子晶体及光子晶体器件
6.3 超材料及相关器件
负折射率
6.3 超材料及相关器件
6.3 超材料及相关器件
反常Doppler效应
• 声波的Doppler效应。 • 在正常材料中，波源和观察者如果发生相对移动， 会出现Doppler效应：两者相向而行，观察者接 收到的频率会升高，反之会降低。 • 但在负群速度材料中正好相反，因为能量传播的 方向和相位传播的方向正好相反，所以如果二者 相向而行，观察者接收到的频率会降低，反之则 会升高，从而出现反常Doppler频移。