聲學(xué)超表面是具有亞波長厚度的平面型聲學(xué)超材料。通過對其微結(jié)構(gòu)單元的排布,聲學(xué)超表面能夠自由地定制聲場,并實(shí)現(xiàn)了許多新穎的物理現(xiàn)象,如異常反射或折射、吸聲、全息、超稀疏反射、隱身等。相比于體積型聲學(xué)超材料,聲學(xué)超表面具有體積小、損耗低等許多優(yōu)點(diǎn),因此在構(gòu)造聲學(xué)功能器件中表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。本文的研究內(nèi)容涉及聲學(xué)數(shù)學(xué)運(yùn)算系統(tǒng)和常微分方程求解系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),可調(diào)編碼超表面及其完美負(fù)反射效應(yīng),非對稱編碼超表面及聲學(xué)圖像可控投射的實(shí)現(xiàn)。第一章緒論部分主要介紹了超表面相關(guān)的研究內(nèi)容、最新進(jìn)展及現(xiàn)狀,并概述了本論文的主要研究內(nèi)容。第二章中,基于全透射聚焦超表面和反射型計算超表面,提出了聲學(xué)模擬計算系統(tǒng)。通過引入聲學(xué)鍍膜型迷宮單元,構(gòu)造出了全透射聚焦超表面,其中聲學(xué)鍍膜型迷宮單元的透射率為100%,且可以提供0～271的相位調(diào)控范圍。通過引入聲學(xué)帶孔鍍膜型迷宮單元,構(gòu)造出了聲學(xué)反射計算超表面,其反射幅值和相位可解耦調(diào)控。對于一個入射聲信號,所提出的模擬計算系統(tǒng)可對其執(zhí)行一些數(shù)學(xué)運(yùn)算,如空間微分、積分、卷積。第三章中,將計算超表面應(yīng)用于常微分方程的求解中�；阱F型迷宮單元,實(shí)現(xiàn)聚焦超表面和計算超表面,并設(shè)...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 聲學(xué)超材料簡介
    1.3 聲學(xué)超表面
        1.3.1 聲學(xué)超表面概述
        1.3.2 聲學(xué)超表面散射系數(shù)的計算方法
        1.3.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 基于帶孔鍍膜型迷宮聲學(xué)超表面的聲信號數(shù)學(xué)計算
    2.1 引言
    2.2 聲信號數(shù)學(xué)運(yùn)算的理論模型
    2.3 聲學(xué)傅里葉變換的實(shí)現(xiàn)
        2.3.1 聚焦超表面的傅里葉特性
        2.3.2 聚焦超表面的離散化
        2.3.3 超高透射聲學(xué)相位調(diào)控單元
        2.3.4 聲信號的傅里葉變換
    2.4 聲學(xué)解耦單元的實(shí)現(xiàn)
        2.4.1 理想的聲學(xué)解耦單元
        2.4.2 開孔板單元
        2.4.3 鍍膜型迷宮單元與開孔單元的復(fù)合
    2.5 聲信號的數(shù)學(xué)運(yùn)算
        2.5.1 微分
        2.5.2 積分
        2.5.3 卷積
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于錐型迷宮聲學(xué)超表面的常微分方程求解
    3.1 引言
    3.2 基于聲學(xué)超表面常微分方程求解的理論模型
    3.3 基于聲學(xué)超表面常微分方程求解的實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 聲學(xué)超表面的離散化
        3.3.2 錐型迷宮單元
        3.3.3 聲學(xué)傅里葉變換
        3.3.4 常微分方程的求解
    3.4 結(jié)果分析
        3.4.1 帶寬分析
        3.4.2 誤差分析
        3.4.3 入射聲信號的限定
        3.4.4 聚焦超表面的焦距
    3.5 數(shù)學(xué)運(yùn)算
    3.6 本章小結(jié)
第四章 編碼聲學(xué)超表面對聲波的異常操控
    4.1 引言
    4.2 超薄透射型編碼聲學(xué)超表面
        4.2.1 超薄迷宮結(jié)構(gòu)
        4.2.2 聲束調(diào)控
    4.3 可調(diào)反射型編碼聲學(xué)超表面
        4.3.1 聲柵方程
        4.3.2 多余反射模式的消除及鏡面反射的抑制
        4.3.3 完美聲學(xué)負(fù)反射的實(shí)現(xiàn)
        4.3.4 數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.3.5 聲彩虹的生成
    4.4 本章小結(jié)
第五章 非對稱編碼聲學(xué)超表面用于聲學(xué)圖像投射
    5.1 引言
    5.2 相干控制投射
        5.2.1 工作原理
        5.2.2 反射非對稱性可調(diào)的聲學(xué)單元
        5.2.3 非對稱編碼聲學(xué)超表面的實(shí)現(xiàn)
        5.2.4 數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.3 聲學(xué)圖像投射的加密和解密
        5.3.1 工作原理
        5.3.2 聲學(xué)加密圖像的設(shè)計
        5.3.3 復(fù)合聲學(xué)超表面實(shí)現(xiàn)聲學(xué)圖像的加密和解密
        5.3.4 數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 前景與展望
參考文獻(xiàn)
博士期間發(fā)表論文目錄
致謝



本文編號：3885490