本發(fā)明涉及諧振電路，特指一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、共振干涉(resonance?interference，ri)是波系統(tǒng)物理學(xué)中最迷人和最普遍的現(xiàn)象之一。穩(wěn)態(tài)ri已在大量非厄米光子應(yīng)用中得到深入研究，例如激光、開(kāi)關(guān)和傳感。在非厄米系統(tǒng)中的一種典型ri現(xiàn)象是相干完美吸收(coherent?perfect?absorption，cpa)。通常情況下，cpa是由光吸收和波干涉的相互作用產(chǎn)生的，要求輸入波的阻抗與系統(tǒng)的損耗相匹配。最近，cpa在奇偶時(shí)間(parity-time，pt)對(duì)稱系統(tǒng)和奇異點(diǎn)方面取得了顯著的發(fā)展，并且對(duì)增益和損耗的平衡有著嚴(yán)格的要求，而增益和損耗的嚴(yán)格匹配在實(shí)現(xiàn)上較為困難，為此，很有必要提供一種簡(jiǎn)單易于操作的實(shí)現(xiàn)cpa的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路及其應(yīng)用，解決現(xiàn)有的cpa在pt對(duì)稱系統(tǒng)和奇異點(diǎn)方面的應(yīng)用需要嚴(yán)格匹配增益和損耗,且需要兩個(gè)獨(dú)立輸入通道進(jìn)行穩(wěn)定干涉的問(wèn)題。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，包括：

4、串聯(lián)的諧振器，包括電容、電感以及電阻；

5、與所述電容遠(yuǎn)離所述電感的一端連接的切換開(kāi)關(guān)，所述切換開(kāi)關(guān)具有第一切換連接點(diǎn)和第二切換連接點(diǎn)，所述切換開(kāi)關(guān)可選擇與第一切換連接點(diǎn)連接或與第二切換連接點(diǎn)連接；

6、與所述第一切換連接點(diǎn)阻抗模塊，所述阻抗模塊的阻抗大小可調(diào)節(jié)；

7、與所述阻抗模塊連接的第一輸入源，所述第一輸入源的另一端與所述電阻連接并接地；

8、與所述第二切換連接點(diǎn)連接的第二輸入源，所述第二輸入源的另一端與所述第一輸入源的接地線路連接；

9、通過(guò)所述切換開(kāi)關(guān)切換連接第二切換連接點(diǎn)以使得第二輸入源對(duì)諧振器進(jìn)行充能，通過(guò)所述切換開(kāi)關(guān)切換連接第一切換連接點(diǎn)，配合調(diào)節(jié)阻抗模塊的阻抗大小和/或幅度因子滿足如下條件：

10、tcpa＝log[2γs(β+1)/(γs-γ)]/(γs+γ)?式一，

11、式一中，tcpa表示反射波的瞬態(tài)相干完美吸收的時(shí)刻，γs表示第一輸入源與電容和電感組合形成的諧振器之間的耦合，γs＝zs/2l，zs表示阻抗模塊的阻抗值，l表示電感的電感值，β表示幅度因子，其大小由第一開(kāi)關(guān)切換點(diǎn)與阻抗模塊連接時(shí)的諧振器存儲(chǔ)的能量決定，γ表示第一輸入源的固有損耗率，γ＝r/2l，r表示電阻的電阻值；

12、實(shí)現(xiàn)了非厄米諧振電路中反射波的瞬態(tài)相干完美吸收。

13、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二輸入源的輸入電壓可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)幅度因子。

14、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，通過(guò)調(diào)節(jié)所述切換開(kāi)關(guān)切換連接第二切換連接點(diǎn)的時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)幅度因子。

15、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，非厄米諧振電路的反射波包括穩(wěn)態(tài)波和倏逝波；

16、所述穩(wěn)態(tài)波表示為：

17、

18、式二中，ss表示穩(wěn)態(tài)波，γs表示第一輸入源與電容和電感組合形成的諧振器之間的耦合，γ表示第一輸入源的固有損耗率，as表示振幅，|s0|2表示第一輸入源入射波攜帶的功率，eiωt表示ss是振蕩頻率為ω的正弦波；

19、所述倏逝波表示為：

20、

21、式三中，st表示倏逝波，as表示振幅，γs表示第一輸入源與電容和電感組合形成的諧振器之間的耦合，γ表示第一輸入源的固有損耗率，表示st是振蕩頻率為ω0,衰減率為γs+γ,相位為π的波；。所述反射波等于所述穩(wěn)態(tài)波和所述倏逝波之和。

22、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一輸入源為交流電壓源；所述第二輸入源為直流電壓源。

23、本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在無(wú)線電能傳輸中的應(yīng)用。

24、本發(fā)明又提供了一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在傳感器中的應(yīng)用。

25、本發(fā)明又提供了一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在探測(cè)器中的應(yīng)用。

26、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路及其應(yīng)用的有益效果為：

27、本發(fā)明的非厄米諧振電路實(shí)現(xiàn)了瞬態(tài)相干完美吸收(transient?coherentperfect?absorption，tcpa)，且該諧振電路是在損耗匹配條件破缺的情況下實(shí)現(xiàn)的，該諧振電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于操作。

28、本發(fā)明的非厄米諧振電路在單個(gè)諧振器中創(chuàng)建了雙通道相干干涉的新架構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，其特征在于，所述第二輸入源的輸入電壓可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)幅度因子。

3.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)所述切換開(kāi)關(guān)切換連接第二切換連接點(diǎn)的時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)幅度因子。

4.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，其特征在于，諧振頻率激勵(lì)下的非厄米諧振電路的反射波包括穩(wěn)態(tài)波和倏逝波；

5.如權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路，其特征在于，所述第一輸入源為交流電壓源；所述第二輸入源為直流電壓源。

6.一種權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在無(wú)線電能傳輸中的應(yīng)用。

7.一種權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在傳感器中的應(yīng)用。

8.一種權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路在探測(cè)器中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)相干吸收的非厄米諧振電路及應(yīng)用，該諧振電路包括：串聯(lián)的電容、電感以及電阻；與電容遠(yuǎn)離電感的一端連接的切換開(kāi)關(guān)，具有第一切換連接點(diǎn)和第二切換連接點(diǎn)；與第一切換連接點(diǎn)阻抗模塊，阻抗大小可調(diào)節(jié)；與阻抗模塊連接的第一輸入源，另一端與電阻連接并接地；與第二切換連接點(diǎn)連接的第二輸入源，另一端與第一輸入源的接地線路連接；通過(guò)切換開(kāi)關(guān)切換連接第一切換連接點(diǎn)和第二切換連接點(diǎn)，而使得第一輸入源和第二輸入源分別與串聯(lián)的電容、電感以及電阻連接，配合調(diào)節(jié)阻抗模塊的阻抗大小和/或幅度因子滿足條件以實(shí)現(xiàn)非厄米諧振電路的反射波的瞬態(tài)相干完美吸收。本發(fā)明的諧振電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于操作。

技術(shù)研發(fā)人員：郭志偉,胡良,王宇倩,李會(huì),祝可嘉,李云輝,羊亞平,陳鴻
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19