声学超表面是指厚度小于一个波长的扁平化材料或者结构,小于一个波长又称为亚波长。这样的材料或者结构具备天然材料不具有的超常物理特性,比如负折射、任意焦点声聚焦、声平面波向声涡旋波转换等。具有特定性能超薄尺寸的超表面,最早是在电磁学领域被提出的,后来引起了声学究人员的关注,被引用到声学领域。最近几年各种各样的具有优秀性能的声学超表面陆续被提出,关于声学超表面的应用也层出不穷,例如非接触的声波镊子和起子、利用声学超表面产生的声涡旋波进行水下声通信、利用声学超表面产生的声波操控细胞运动等。声学超表面的主要优点是具有亚波长厚度和具有良好的阻抗匹配程度,这样的声器件容易小型化和集成化,且具有较高的透射率。本文首先研究了声学超表面的设计过程,解释了声学超表面如何将声平面波转化成声涡旋波的发生原理。还分析了声学超表面单胞的相位排列对声涡旋波拓扑荷数的影响,并在有限元数值分析软件中利用设计的声学超表面产生了声涡旋波。然后,研究了声涡旋波相位的四种调控方式:一、通过改变声学超表面中填充气体的种类来调控声涡旋波的相位;二、通过改变声学超表面中填充气体的温度来调控声涡旋波的相位;三、通过两个声学超表面组合的方式来调控声涡旋波的相位。四、通过三个声学超表面的组合来将声涡旋波重新还原成声平面波。最后,研究了声学超表面实现贝塞尔声聚焦和产生贝塞尔声束的原理,并设计了一种全新的声学超表面来实现宽频贝塞尔声聚焦和产生贝塞尔声束。