Manipulation of acoustic wavefront by gradient metasurface based on Helmholtz Resonators.
Manipulation of acoustic wavefront by gradient metasurface based on Helmholtz Resonators.
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基于亥姆霍兹谐振器的梯度超表面操纵声波前
DOI：
10.1038/s41598-017-10781-5
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发表时间：
2017-09-06
影响因子：
4.6
通讯作者：
Liu X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lan J;Li Y;Xu Y;Liu X
我们设计了一种梯度声学超表面，以自由地操控声波波前。通过由一系列单元胞构成的声学超表面实现了宽频带和高效率传输，这些单元胞用于提供所需的离散声速分布。每个单元胞由一块带有四个周期性排列的亥姆霍兹共鸣器（HRs）的装饰金属板和一个单缝组成。该设计利用梯度速度来改变折射波的方向，并且通过调整单元胞的缝宽可以实现超表面与背景介质之间的阻抗匹配。理论和数值结果表明，通过反常折射、无衍射贝塞尔光束、亚波长平面聚焦以及有效的可调谐声学负折射，展示了一些出色的波前操控。我们所设计的结构可能为成像系统、波束控制和声透镜提供潜在应用。
We designed a gradient acoustic metasurface to manipulate acoustic wavefront freely. The broad bandwidth and high efficiency transmission are achieved by the acoustic metasurface which is constructed with a series of unit cells to provide desired discrete acoustic velocity distribution. Each unit cell is composed of a decorated metal plate with four periodically arrayed Helmholtz resonators (HRs) and a single slit. The design employs a gradient velocity to redirect refracted wave and the impedance matching between the metasurface and the background medium can be realized by adjusting the slit width of unit cell. The theoretical and numerical results show that some excellent wavefront manipulations are demonstrated by anomalous refraction, non-diffracting Bessel beam, sub-wavelength flat focusing, and effective tunable acoustic negative refraction. Our designed structure may offer potential applications for the imaging system, beam steering and acoustic lens.
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