基于轻薄硬质超表面的空气声波反射场操控

• 作者: 赵玉萍 梁彬 程建春
• 来源期刊: 中国材料进展
• 关键词: 声学 超表面 声波操控 异常折射 超薄平面聚焦透镜 超薄平面棱锥镜
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 声学超构材料专栏|Issue on Acoustic Metamaterial
• 页码范围: 22-28
• 页数: 7页
• 分类号: O42
• 语种: 中文
• DOI: 10.7502/j.issn.1674-3962.202005026

摘要

对反射声波的复杂操控是声学研究的基础问题之一,并广泛应用于房间声学设计及噪声能量消除等重要场合.近年来出现的声学超表面为声学功能器件的小型化提供了新的启示,因此如何进一步缩减其尺寸和重量具有重要的物理意义与应用价值.展示了一种轻薄超表面结构对低频空气声波所产生反射声场的高效、精准操控.通过理论计算证明了利用简单的扁平中空结构,可在不显著牺牲能量反射率及结构强度的前提下,通过调控单个结构参数产生0～2π范围内的反射相位,同时避免了制备难度高和增加器件重量的复杂内部结构,因此具有尺寸超薄(λ0/20)、重量轻盈、反射率高及制备简单等优势.通过实现任意角度的异常反射、基于超薄平面透镜的可调声聚焦、构建平面棱锥镜产生类贝塞尔声束3个典型例子展示了该器件对反射声波的丰富操控性能.实现基于轻薄超表面对反射声场的操控,有助于新型平面声学器件的研究与应用,并有望在建筑声学、噪声控制、扬声器设计等领域中产生重要价值.