聲學超表面是具有亞波長厚度的平面型聲學超材料。通過對其微結構單元的排布,聲學超表面能夠自由地定制聲場,并實現(xiàn)了許多新穎的物理現(xiàn)象,如異常反射或折射、吸聲、全息、超稀疏反射、隱身等。相比于體積型聲學超材料,聲學超表面具有體積小、損耗低等許多優(yōu)點,因此在構造聲學功能器件中表現(xiàn)出巨大的應用前景。本文的研究內(nèi)容涉及聲學數(shù)學運算系統(tǒng)和常微分方程求解系統(tǒng)的實現(xiàn),可調(diào)編碼超表面及其完美負反射效應,非對稱編碼超表面及聲學圖像可控投射的實現(xiàn)。第一章緒論部分主要介紹了超表面相關的研究內(nèi)容、最新進展及現(xiàn)狀,并概述了本論文的主要研究內(nèi)容。第二章中,基于全透射聚焦超表面和反射型計算超表面,提出了聲學模擬計算系統(tǒng)。通過引入聲學鍍膜型迷宮單元,構造出了全透射聚焦超表面,其中聲學鍍膜型迷宮單元的透射率為100%,且可以提供0～271的相位調(diào)控范圍。通過引入聲學帶孔鍍膜型迷宮單元,構造出了聲學反射計算超表面,其反射幅值和相位可解耦調(diào)控。對于一個入射聲信號,所提出的模擬計算系統(tǒng)可對其執(zhí)行一些數(shù)學運算,如空間微分、積分、卷積。第三章中,將計算超表面應用于常微分方程的求解中�；阱F型迷宮單元,實現(xiàn)聚焦超表面和計算超表面,并設...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 聲學超材料簡介
    1.3 聲學超表面
        1.3.1 聲學超表面概述
        1.3.2 聲學超表面散射系數(shù)的計算方法
        1.3.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的主要研究內(nèi)容
第二章 基于帶孔鍍膜型迷宮聲學超表面的聲信號數(shù)學計算
    2.1 引言
    2.2 聲信號數(shù)學運算的理論模型
    2.3 聲學傅里葉變換的實現(xiàn)
        2.3.1 聚焦超表面的傅里葉特性
        2.3.2 聚焦超表面的離散化
        2.3.3 超高透射聲學相位調(diào)控單元
        2.3.4 聲信號的傅里葉變換
    2.4 聲學解耦單元的實現(xiàn)
        2.4.1 理想的聲學解耦單元
        2.4.2 開孔板單元
        2.4.3 鍍膜型迷宮單元與開孔單元的復合
    2.5 聲信號的數(shù)學運算
        2.5.1 微分
        2.5.2 積分
        2.5.3 卷積
    2.6 本章小結
第三章 基于錐型迷宮聲學超表面的常微分方程求解
    3.1 引言
    3.2 基于聲學超表面常微分方程求解的理論模型
    3.3 基于聲學超表面常微分方程求解的實現(xiàn)
        3.3.1 聲學超表面的離散化
        3.3.2 錐型迷宮單元
        3.3.3 聲學傅里葉變換
        3.3.4 常微分方程的求解
    3.4 結果分析
        3.4.1 帶寬分析
        3.4.2 誤差分析
        3.4.3 入射聲信號的限定
        3.4.4 聚焦超表面的焦距
    3.5 數(shù)學運算
    3.6 本章小結
第四章 編碼聲學超表面對聲波的異常操控
    4.1 引言
    4.2 超薄透射型編碼聲學超表面
        4.2.1 超薄迷宮結構
        4.2.2 聲束調(diào)控
    4.3 可調(diào)反射型編碼聲學超表面
        4.3.1 聲柵方程
        4.3.2 多余反射模式的消除及鏡面反射的抑制
        4.3.3 完美聲學負反射的實現(xiàn)
        4.3.4 數(shù)值仿真及實驗驗證
        4.3.5 聲彩虹的生成
    4.4 本章小結
第五章 非對稱編碼聲學超表面用于聲學圖像投射
    5.1 引言
    5.2 相干控制投射
        5.2.1 工作原理
        5.2.2 反射非對稱性可調(diào)的聲學單元
        5.2.3 非對稱編碼聲學超表面的實現(xiàn)
        5.2.4 數(shù)值仿真及實驗驗證
    5.3 聲學圖像投射的加密和解密
        5.3.1 工作原理
        5.3.2 聲學加密圖像的設計
        5.3.3 復合聲學超表面實現(xiàn)聲學圖像的加密和解密
        5.3.4 數(shù)值仿真及實驗驗證
    5.4 本章小結
第六章 總結和展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 前景與展望
參考文獻
博士期間發(fā)表論文目錄
致謝



本文編號：3885490