二維聲子晶體中的聲波控制研究.pdf

1、近年來，聲子晶體豐富的物理內(nèi)涵和潛在的應(yīng)用價(jià)值引起了人們的普遍興趣。聲子晶體帶結(jié)構(gòu)中多種多樣的色散關(guān)系決定了聲波在其中各種獨(dú)特的傳播方式。通過人為設(shè)計(jì)帶結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)聲子晶體中寬頻域、低損耗的聲傳輸，從而可以更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波的人工操控，這在集成聲學(xué)中具有重要的應(yīng)用前景。本文對(duì)聲子晶體的聲人工操控以及基于該操控性的新應(yīng)用進(jìn)行了研究，其結(jié)論對(duì)于新型聲學(xué)器件的設(shè)計(jì)和制備具有一定的指導(dǎo)意義。本文的具體工作分為以下幾個(gè)方面：
　　首先，系統(tǒng)研

2、究了二維聲子晶體中聲波的自準(zhǔn)直效應(yīng)。從色散角度對(duì)自準(zhǔn)直效應(yīng)的原理進(jìn)行了分析。由于橡膠包裹塢柱置于水基體中構(gòu)成的二維聲子晶體在較寬的頻域范圍中存在平坦的等頻色散線，因此可以實(shí)現(xiàn)寬頻域低損耗的自準(zhǔn)直聲波的傳輸。我們?cè)谠撀曌泳w中分別實(shí)現(xiàn)了高斯源和點(diǎn)源的自準(zhǔn)直效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了聲波的定向發(fā)射。
　　其次，系統(tǒng)研究了二維聲子晶體中自準(zhǔn)直聲波的大角度轉(zhuǎn)彎效應(yīng)以及點(diǎn)源的亞波長成像轉(zhuǎn)彎效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)通過對(duì)二維聲子晶體沿著X方向進(jìn)行簡單切割

3、可以實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直聲波在切割界面處的全反射現(xiàn)象。當(dāng)自準(zhǔn)直波沿著M方向傳播到這個(gè)界面時(shí)，由于全反射發(fā)生90°轉(zhuǎn)彎，從而實(shí)現(xiàn)了具有高效率、寬頻域的大角度轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)；當(dāng)波源為點(diǎn)源時(shí)，由于其特殊的等頻色散線結(jié)構(gòu)，該聲子晶體結(jié)構(gòu)不僅可以傳輸點(diǎn)源的傳播模式也可以傳輸其衰逝模式，從而突破了像的衍射極限，因此成像具有亞波長效應(yīng)并發(fā)生90°轉(zhuǎn)彎。
　　最后，通過在二維聲子晶體引入適當(dāng)缺陷，實(shí)現(xiàn)了自準(zhǔn)直波束以及點(diǎn)源亞波長成像的分波效應(yīng)。利用這種缺陷機(jī)制設(shè)計(jì)