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涵和潛在的應用價值引起了人們的普遍興趣。聲子晶體帶結構中多種多樣的色散關系決定了聲波在其中各種獨特的傳播方式。通過人為設計帶結構可以實現聲子晶體中寬頻域、低損耗的聲傳輸，從而可以更好的實現對聲波的人工操控，這在集成聲學中具有重要的應用前景。本文對聲子晶體的聲人工操控以及基于該操控性的新應用進行了研究，其結論對于新型聲學器件的設計和制備具有一定的指導意義。本文的具體工作分為以下幾個方面：
　　首先，系統研

2、究了二維聲子晶體中聲波的自準直效應。從色散角度對自準直效應的原理進行了分析。由于橡膠包裹塢柱置于水基體中構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，因此可以實現寬頻域低損耗的自準直聲波的傳輸。我們在該聲子晶體中分別實現了高斯源和點源的自準直效應，并在此基礎上設計了聲波的定向發射。
　　其次，系統研究了二維聲子晶體中自準直聲波的大角度轉彎效應以及點源的亞波長成像轉彎效應。研究發現通過對二維聲子晶體沿著X方向進行簡單切割

3、可以實現自準直聲波在切割界面處的全反射現象。當自準直波沿著M方向傳播到這個界面時，由于全反射發生90°轉彎，從而實現了具有高效率、寬頻域的大角度轉彎波導；當波源為點源時，由于其特殊的等頻色散線結構，該聲子晶體結構不僅可以傳輸點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并發生90°轉彎。
　　最后，通過在二維聲子晶體引入適當缺陷，實現了自準直波束以及點源亞波長成像的分波效應。利用這種缺陷機制設計