摘要：受到电子二极管整流效应的启发,对单向声传播结构展开了一系列的理论与实验研究:将超晶格结构与非线性声学材料组合构成了可实现声整流效应的声二极管结构;通过将反对称弹性结构引入到复合结构板来产生Lamb波的不对称模式转化,设计了可实现Lamb波单向传播的线性声学结构;基于声子晶体的部分禁带特性,在有限尺度声学系统中设计并实现了单向声学波导结构;设计并实现了由纯板与声栅构成的声单向传播结构,具有小尺寸与高效率的特点,且声波出射角度可调;基于声学梯度材料设计了可在极宽频带内实现不对称声传播的声学结构。

摘要：针对声学宽带多焦点聚焦的问题,设计出结构简洁的声学人工结构。通过控制细槽深度,对反射声波的波前进行任意操控。数值仿真结果验证了所设计的声人工结构的聚焦效果。这种人工结构还允许对焦点的相对位置及数目进行精确而自由的调控,当尺寸大于波长的障碍物存在时仍可通过合理设计来产生聚焦效果。该方案具有设计简洁及焦点可控等优点,有望在生物医学及无损检测等场合产生广泛应用。

摘要：电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生,在整个人类社会中引起了科技的深刻变革.声波是一种具有非常悠久的研究历史的经典波,却始终被认为仅具有对称的传播形式.若能制造出可像电子二极管控制电流般实现声波单向导通的声学器件,显然将对整个声学研究领域产生重大影响,具有重要的科学意义及应用价值.第一个基于非线性媒质与声子晶体的声二极管利用非线性突破声学互易原理的局限,首次实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应.针对非线性系统转换效率低下的固有缺陷,在线性体系内围绕声单向传播这个重要科学问题开展了一系列理论和实验研究,设计与制备了多种具有特殊结构和性能的线性声学单向结构,在器件的效率、带宽及尺寸方面产生了突破.在声二极管研究的基础上,第一个可以像电子三极管操控电流般对声流进行操控与放大的声三极管理论模型也被提出.本文介绍了声单向传播这一新兴且富有蓬勃生机的研究领域中的主要进展.

摘要：近年来,新型声学器件的发展迅速,比如声学二极管的提出,类比于传统的电学二极管,实现了对声波的整流和非互易(或非对称)的声传播.随后,声学晶体管也被理论上设计和提出.作为新型的声学概念型设备,声学器件呈现了从简单的二端口向三多口甚至多端口的发展趋势(比如声学二极管到晶体管).另一方面,声学超材料是近10年来的热门研究话题.利用声学超材料的亚波长共振效应,可以实现丰富的功能,包括声学斗篷,声学幻像,聚焦透镜,涡旋场和任意波束形成.将超材料单元引入一个旋转对称的多端口系统,实现了无源的复杂声学网络中的声学路径操控.证明了当超材料提供了打破左右对称的附加波矢后,声学系统中只允许向右(或向左)传播.因此实现了声波只能逆时针传播(或顺时针)的无源声学循环器.解析分析了每个超材料单元对声波的偏转角度来预测声传播路线.最后,进一步将三端口循环器拓展到更多端口的情况.