摘要：利用局部相位补偿调制的方式设计了一种超薄的弧形声学超表面地毯隐身斗篷.该斗篷由52个亥姆霍兹空腔共振结构单元组成,且结构单元厚度小于波长的0.2倍.数值模拟结果显示:文中所设计的隐身斗篷在深亚波长范围内隐身效果良好,其工作频宽为5850—7550 Hz.进一步探究声波斜入射时地毯斗篷的工作效果,发现在30°的入射角范围内都具有良好的隐身效果.此外,利用余弦相似度(cosine similarity,CSI)函数精确量化分析了该隐身斗篷的工作性能,计算结果展示,在斗篷工作的带宽范围内,覆盖斗篷后的CSI值趋近于无斗篷覆盖地面的CSI值,展示了其在的良好隐身性.本文所设计的斗篷均以超薄的亥姆霍兹共振结构为组成单元,结构简单,易于实现,有利于未来的实际应用.

摘要：四极子拓扑绝缘体是人们提出的第一类高阶拓扑绝缘体,它具有量子化的四极矩而偶极矩为零.四极子拓扑绝缘体拓宽了传统的体-边对应关系,从而观察到了更低维度的拓扑边界态.最近,由局域在位错附近的拓扑缺陷态主导的体-位错对应关系引起了许多研究者的关注,其将晶格倒易空间的拓扑结构与位错态的出现联系起来.本文研究了声学四极子拓扑绝缘体中的位错态.在具有非平庸相的声学四极子拓扑绝缘体中嵌入部分具有平庸相的晶格,此时在由两种具有不同拓扑相晶格形成边界的角落处就会产生可以用1/2量化分数电荷表征的位错态.通过在系统内部引入缺陷,验证了此拓扑位错态的鲁棒性.此外,还证明了通过运用不同嵌入晶格的方式可以随意设计位错态的位置.本工作中研究的拓扑位错态拓宽了人工结构中高阶拓扑物态的种类,并为高阶拓扑绝缘体在声学中的应用(如声传感和高性能能量收集)提供了新的思路.

摘要：随着拓扑理论的概念被引入到人工结构的研究中,由于其具有传输保护、能量无损耗、缺陷免疫等新奇的物理性质,引起了广泛的关注.本文基于弹性材料设计了一种双表面周期性结构声子晶体,其上、下表面由周期性排列的三角棱柱散射体组成,在只关注面外模式的Lamb波的情况下,构建了弹性声子晶体的谷拓扑态.只需简单旋转散射体,体系就会出现能带的反转,研究发现通过调节散射体的高度,可以实现谷拓扑边缘态频率的调控,由不同的谷霍尔材料组成的边缘界面处可以实现较宽频率的激发,进一步证实了边缘态频率可调控的思想可以在弹性材料中实现,并利用两种不同相组成的声子晶体板研究了拓扑输运情况,表现出优异的输运性能.这为谷拓扑保护弹性波激发中实现新的自由度.

摘要：将谷拓扑态的概念引入弹性材料,设计了一种二维蜂窝弹性声子晶体,当系统受反演对称性保护时,在K(K′)点处出现3个线性简并的狄拉克点,分布在不同的频段.通过调整其几何结构参数,破坏体系的空间对称性,使得在K(K′)点处的狄拉克点打开,形成能谷.这种多频段的能谷之间存在连接上、下体带的边缘态,在弹性材料中利用边缘态实现拓扑输运,可以设计出有良好性能的声学器件,具有一定的研究价值.