摘要：周期结构的带隙特性使得位于带隙频率范围内的振动或波动无法在结构中传播。基于该思想,设计了一种埋入式的地震表面波屏障以调控Rayleigh表面波的传播,并研究了该表面波屏障的主要设计参数及共振单元与支撑基础之间的连接约束关系等对弹性波频散曲线和表面波带隙形成的影响。结果表明:该埋入式的地震表面波屏障能够形成低频的表面波带隙,实现有效的衰减域;共振单元与支撑基础之间的约束关系会显著改变地震表面波屏障的频散曲线,不同的约束条件会影响表面波带隙的形成,甚至造成带隙的消失,在屏障设计与实现过程中应对影响两者发生相对运动的因素如摩擦力等进行考虑,进行合理设计。

摘要：对于隐身飞行器设计,当镜面和腔体等主要散射源被抑制后,表面波在电磁不连续和缺陷结构处产生的回波散射和空间散射成为重要的散射源。为研究电磁不连续和缺陷结构的表面波散射行为,通过平板波导激励,建立起表面波传输模型。基于该表面波传输模型,从飞行器表面结构出发,建立了曲面及二面倾角、缝隙和台阶3类电磁不连续或缺陷结构,并开展仿真研究,获得了关键结构参数与回波散射强度和空间散射效率的定量关系。研究表明:凸面不连续结构的表面波在传输过程中不断向空间散射而衰减,当凸面半径超过10倍波导波长时,衰减系数接近0,凹面不连续结构的表面波在传输过程中不衰减;二面倾角结构的倾角在30°范围内时,能够有效抑制表面波的空间散射效率在10%以内,且回波散射较弱;缝隙和台阶的表面波散射与结构尺寸之间存在半波谐振关系,且回波散射和空间散射抑制难以兼顾。研究结果可为隐身飞行器外形结构的表面波散射抑制设计提供指导。

摘要：隐身技术的发展使武器装备的镜面散射得到了有效抑制,抑制表面波散射是进一步降低RCS的重要手段。分析了吸波材料厚度及电磁参数的变化与表面波衰减特性之间的关系。设计了一种蛇形图案结构并研究了此结构对材料表面波衰减性能的影响。通过对该材料/图形结构的优化设计,进一步研究了改进型蛇形图案吸波结构的表面波衰减性能。结果表明:吸波材料的电磁参数会对其表面波衰减性能产生一定影响,加载蛇形图案结构对表面波衰减性能有所改善,该吸波结构的改进设计可使表面波衰减性能进一步优化,其中表面波上限截止频率从4 GHz提高到8 GHz,为雷达吸波结构材料实现宽频带高表面波衰减提供了设计思路。

摘要：多功能超表面的研究和开发是光子学的研究热点,光子自旋解耦合的实现对多功能超表面的制备至关重要。利用光子自旋霍尔效应将不同手性的圆偏振光分离,已经取得显著的研究成果。然而,其分离后的圆偏振光的几何相位是互为共轭的,无法对两种圆偏振光的相位实现完全独立且自由的调控。本文通过几何相位和共振相位的联合使用,打破了几何相位之间的共轭关系,实现了不同手性圆偏振光的自旋解耦,从而设计出了一款基于人工等离子体极化激元的双功能波前自由调控耦合器。在75 GHz线偏振光源的激励下,耦合器的左右两侧模拟实现了效率分别为41%和37%的聚焦光束和贝塞尔光束。本文为多功能元器件的制备和光子集成的片上器件提供了新的设计方案和思路。

摘要：焦散线理论是利用光传播轨迹切线簇构造初始波前的一种方法。基于焦散线理论设计和传输的表面波具有局域场增强、传播轨迹可控等优点,在光学显微、光学传感、调控光波耦合等方面具有重要的应用。提出了一种基于焦散线理论的布洛赫表面波激发光栅结构设计方法。利用双线性光栅结构进行数值模拟实现了可传播100μm的类无衍射表面波,并分析了光栅结构参数对表面波耦合效率的影响。进一步,根据焦散线理论设计了一种简单的光栅结构,经模拟计算,该光栅结构能够实现沿任意轨迹自加速传输表面波的激发调控。研究结果为操纵亚波长尺度下光波的传输和片上光互联的端口设计提供了一种有效途径。

摘要：根据静磁表面波的基本理论建立了静磁表面波带通滤波器的设计模型 ,以实用化的静磁表面波带通滤波器为目标 ,重点考虑了静磁表面波带通滤波器的中心频率与带宽控制问题 .依据模型对滤波器进行了设计、制作和测试 .实际制作的滤波器性能指标为 :中心频率调谐范围为 4 .2～ 5 .2GHz、3dB带宽 180MHz± 6MHz、插损 11dB左右、带外抑制大于 30dB ,与理论设计结果基本一致 ,从而得到了实用化静磁表面波静磁波带通滤波器的原形 .进一步提高器件的中心调谐频率 ,在毫米波段将有广阔的发展前景 .

摘要：布洛赫表面波(BSW)技术是一种新型的基于全介质结构的光学传感技术,具有低光学损耗、大相位跳变以及高设计自由度,近年来得到了广泛的研究。不同的结构设计和检测方案被提出并得到验证,相关技术被证明可用于免标记的生物传感检测、气体传感检测、荧光检测等。从BSW技术的基本原理、传感器件、检测系统和方法方面,介绍了国内外BSW技术的研究进展。

摘要：纳米科技的快速发展使压电纳米结构在纳米机电系统中得到广泛应用,形成了诸如纳米压电电子学等新的研究方向.与传统的宏观压电材料相比,在纳米尺度下压电材料往往呈现出不同的力学特性,而造成这种差异的原因之一便是表面效应.本文基于Stroh公式、Barnett-Lothe积分矩阵及表面阻抗矩阵,研究计入表面效应的任意各向异性压电半空间中的表面波传播问题,导出了频散方程.针对横观各向同性压电材料,假设矢状平面平行于材料各向同性面,发现Rayleigh表面波和B-G波解耦,并得到各自的显式频散方程.结果表明,Rayleigh表面波的波速小于偏振方向垂直于表面的体波,而B-G波的波速小于偏振方向垂直于矢状平面的体波.以PZT-5H材料为例,用数值方法考察表面残余应力和电学边界条件对表面波频散特性的影响发现:表面残余应力只对第一阶Rayleigh波有明显的影响;电学开路情形的B-G波比电学闭路情形的B-G波传播快.本文工作可为纳米表面声波器件的设计或压电纳米结构的无损检测提供理论依据.

摘要：介绍一种利用Rayleigh表面波无损检测平面残余应力的方法，和为了实现这个方法而研制的Rayleigh表面波残余应力测量装置。同时，还介绍了采用这种方法对热套圆盘预制的平面残余应力场所进行的Rayleigh表面波实验残余应力分析。实验表明，测量结果与理论计算十分吻合。

摘要：钢轨踏面在车轮的重复载荷作用下会产生滚动接触疲劳裂纹。钢轨踏面裂纹是典型的滚动接触疲劳裂纹,该类裂纹容易从轨头往下发展导致钢轨断裂,对行车安全造成重大隐患。首先采用有限元数值方法分析超声表面波与钢轨踏面裂纹的作用规律,研究了低频超声表面波在不同倾角、不同深度踏面裂纹上的散射特性及反射回波时域信号响应特点。其次,设计制作了中心频率为0.3 MHz的表面波电磁超声换能器(EMAT),对钢轨踏面斜裂纹进行B扫成像检测,以更好地识别显示裂纹。为克服EMAT提离对信号回波的影响以及适应快速巡查检测,对裂纹反射回波采用同步挤压小波变换(SWT)进行去噪和重建,实现了B扫快速成像。研究结果表明,所设计的表面波EMAT能够有效地检测钢轨踏面上的多个裂纹,采用同步挤压小波变换处理回波信号后,超声回波信噪比至少提高8.83 dB,可显著提高B扫成像清晰度和检测速度。