【摘 要】
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体积型超构介质的低维化,超构表面近年来逐渐得到了人们的广泛关注。超构表面是由微结构单元按突变型宏观“序”排列在一起形成的具有亚波长厚度的平面型超构介质体系,它可以灵活有效地操纵波的振幅、相位、传播模式等。相对于体积型超构介质,声学超构表面具有结构简单、紧凑、易加工等特点。超构表面可用来设计超薄器件,以实现一系列新颖的物理效应与功能,如异常折射/反射、极化旋转、复杂波束、体波向表面波转换、超透镜等。
【出 处】
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2016年度全国检测声学与物理声学会议
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体积型超构介质的低维化,超构表面近年来逐渐得到了人们的广泛关注。超构表面是由微结构单元按突变型宏观“序”排列在一起形成的具有亚波长厚度的平面型超构介质体系,它可以灵活有效地操纵波的振幅、相位、传播模式等。相对于体积型超构介质,声学超构表面具有结构简单、紧凑、易加工等特点。超构表面可用来设计超薄器件,以实现一系列新颖的物理效应与功能,如异常折射/反射、极化旋转、复杂波束、体波向表面波转换、超透镜等。由于其简单紧凑的结构、丰富独特的物理特性、对波的灵活有效操控等特点,超构表面已经成为超构介质研究的最新发展方向之一,在隐身技术、天线技术、集成光学等诸多领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。与电磁学超构表面相比,人们对声超构表面的研究起步较晚,该领域还存在诸多问题亟待解决,如: (1)阻抗失配、效率低。(2)工作频带窄。针对上述问题,我们基于广义Snell定律,提出了一种阻抗匹配型宽带声超构表面。该超构表面的声速倒数呈梯度分布,其声阻抗与背景介质匹配。该模型下广义Snell定律的修正项中的相位梯度变为声速倒数梯度,不再含频率项,因此具备宽带特性。进一步,设计了一系列声速不同但阻抗与背景介质匹配的五模式材料单元用以构造宽带声超构表面。最后,基于五模式超构表面分别实现了宽带且高效的异常声折射、Bessel束生成、声聚焦等声波波前调控。本研究工作为宽带的、高效的声波波前调控提供了一种新思路,在声成像、声聚焦、声探测等领域具有潜在的应用价值。
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