基于声超材料的螺旋波生成

来源 :2016年度全国检测声学与物理声学会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tai_2036580
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  近年来对声螺旋场的研究得到了大量的关注,由于所携带声学轨道角动量(OAM)在众多领域有广泛的应用,包括对粒子的非接触操控等,因而研究声螺旋场的产生与操控机理具有重要的科学意义与应用价值。本报告汇报2016年的主要工作[1-2],由二部分组成:(1)提出了一种全新的设计方法,巧妙地利用结构对声波的衍射作用,设计了一种由亚波长螺旋裂缝耦合形成的平面型声螺旋场发射器,首次在理论和实验中在宽频范围内产生拓扑数稳定的声螺旋场。设计的声螺旋场发射器的具有很大的灵活性,通过调整螺旋形裂缝的数目控制螺旋场的拓扑数。该螺旋场发射器极大降低了设计与制备的难度,为在宽频范围内产生拓扑数稳定的声螺旋场提供了崭新的设计可能性。(2)提出一种引入声学轨道角动量的机理,通过在厚度远小于波长的非螺旋状平面声学共振体中产生沿角度方向分布的等效声波矢量,将声学共振转化为声学轨道角动量,并在实验中产生了拓扑阶数为1的贝塞尔型螺旋场,展示了其效率高、尺寸小、设计制备简单、外形平整且不包含螺旋结构等重要特性。基于这种新原理设计的声学共振结构具有大于95%的高能量透射率、超薄的结构尺度及完全平整和非螺旋状的几何结构,为使用微型化、集成化的声学结构产生任意拓扑阶数的声学轨道角动量提供了方法。
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