超表面是近幾年新提出的概念,因為具有亞波長的厚度,一經(jīng)提出就受到了廣泛的關(guān)注,很快就成為了熱點研究課題。類比光學(xué)超表面提出的聲學(xué)超表面,在聲學(xué)超材料領(lǐng)域也成為了重要的方向。本文首先研究了阻抗匹配型聲學(xué)超表面對聲波的多種調(diào)控方式,解釋了聲學(xué)超表面相位排布對聲波調(diào)控的影響,并模擬了超表面調(diào)控聲波的幾種應(yīng)用,比如,異常反射和折射現(xiàn)象、負(fù)反射、負(fù)折射、行波轉(zhuǎn)化為表面波等。接著,設(shè)計了一種新型的基于赫姆赫茲共振腔結(jié)構(gòu)的透射型聲學(xué)超表面,并模擬驗證了有效的調(diào)控聲波的性能,列舉了幾個潛在的應(yīng)用和特點,比如一種聲波透射隔離器、超聲貝塞爾波束發(fā)生器、異常透射和聚焦的頻率展寬效應(yīng)等。此外,根據(jù)渦旋波的拓?fù)浜蓴?shù)與一個環(huán)路中相位分布的關(guān)系,利用阻抗匹配型聲學(xué)超表面空間相位的排布,仿真實現(xiàn)了對渦旋聲波拓?fù)浜蓴?shù)的控制。最后,在渦旋波中引入相位缺陷,得到了缺陷波,有望在粒子控制方面發(fā)揮作用。以上研究結(jié)果對基于聲學(xué)超表面的器件設(shè)計有一定的參考價值。聲學(xué)超表面的一個主要特點是亞波長厚度,以此為基礎(chǔ)的聲學(xué)器件很容易往小型化、集成化方向發(fā)展,其主要特色還包括可以通過精細(xì)設(shè)計相位的排布,來實現(xiàn)對聲波的任意調(diào)控。小型化的優(yōu)勢和... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

折疊空間聲學(xué)超表面

圖 1-1 折疊空間聲學(xué)超表面[50]。Fig. 1-1 Acoustic metasurface with space-coiling structure[50].2014 年，Cummer 教授等利用 3D 打印技術(shù)制備出了迷宮型聲學(xué)超表面[61]，通過設(shè)的螺旋形通道，阻抗匹配得到了很好的改善。他們利用該聲學(xué)超表面實現(xiàn)了聲波的折射等現(xiàn)象。該課題組于 2016 年，利用迷宮型結(jié)構(gòu)設(shè)計了反射型聲學(xué)超表面[62]，如 1-2 所示，模擬了聲波的異常反射、負(fù)反射、原路反射、斜入射波向表面波的轉(zhuǎn)化一系列奇異反射現(xiàn)象。

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文覆蓋 2 相位的梯度變化，最重要的公式，指出了波長與超表面周期寬為遵循廣義斯涅耳折射定律的異常沿透射端表面?zhèn)鞑サ谋砻娌�；�?dāng)波來，極少部分的透射波以表面波的形該阻抗匹配型聲學(xué)超表面對透射聲合的很好。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]廣義斯奈爾定律與聲超表面[J]. 朱一凡,梁彬,程建春.  應(yīng)用聲學(xué). 2018(01)
[2]聲學(xué)超表面研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 許衛(wèi)鍇,張蒙,王偉.  功能材料. 2017(11)
[3]聲學(xué)超構(gòu)表面[J]. 李勇.  物理. 2017(11)
[4]聲波的“漩渦”——聲學(xué)軌道角動量的產(chǎn)生、操控與應(yīng)用[J]. 梁彬,程建春.  物理. 2017(10)
[5]二維三組元聲子晶體Schoch效應(yīng)及其調(diào)控[J]. 陳宗旺,姚源衛(wèi),吳福根,張欣,董華鋒,陸水芳,韓理想.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2017(06)
[6]二維三組元聲子晶體中的半狄拉克點及奇異特性[J]. 高漢峰,張欣,吳福根,姚源衛(wèi).  物理學(xué)報. 2016(04)

博士論文
[1]超表面對聲波波前的調(diào)控研究[D]. 唐昆.武漢大學(xué) 2016
[2]基于聲人工結(jié)構(gòu)的功能性器件研究[D]. 顧仲明.南京大學(xué) 2016
[3]聲學(xué)人工結(jié)構(gòu)材料及其物理效應(yīng)的研究[D]. 倪旭.南京大學(xué) 2015
[4]基于聲人工結(jié)構(gòu)的聲波調(diào)控研究[D]. 李勇.南京大學(xué) 2013

碩士論文
[1]二維聲子晶體的Schoch效應(yīng)及其調(diào)控[D]. 陳宗旺.廣東工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3295242