基于能带特性与变换介质的液体表面波调控研究
发布时间：2021-11-14 18:59
对液体表面波的传播现象和调控机制进行研究,不仅有助于拓展和加深对波动问题的理论认识,而且在波浪灾害防护、波浪能源利用等方面有着潜在的工程价值。本文以液体表面波的能带特性和变换介质理论为指导,开展了液体表面波的调控机理、方法和器件研究。主要内容如下：对于竖立于液体中的周期刚性圆柱阵列,利用多重散射法计算得到了其能带结构和等频线。依据周期结构中的能流密度方向,并通过对能带结构与等频线的分析来引导周期结构中液体表面波的传播。通过设计合适的圆柱排布形式实现了点波源的四向传播,并分别利用能带结构中的带边态与缺陷共振态讨论了两种实现液体表面波的定向传播方法。通过数值计算和实验研究,检验了以上理论方法的可行性。将变换介质理论和渐变折射率思想引入到液体表面波调控研究中,系统阐述了液体表面波调控的基本原理、坐标变换方法以及各向异性液体深度的实现方法。基于渐变的液体深度能够实现渐变的液体表面波折射率,设计了能够实现液体表面波弯曲、定向传播与聚焦现象的导波器件,并加工制作相应的实物样品开展实验研究,直观地展示了在不同频率下实验样品的导波现象,并对实验结果进行了对比分析。基于有效介质理论,推导了竖立于液体中的...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
常见的水波
图].3 (a)光子晶体光纤I"7]。（b)光波的大角度弯折_。（c)光波的信道过滤1221。来，学者们将研究重点逐渐转移到通带上，发现了其特殊的光波传播调控能力，其性的，就是光的负折射现象。早在]967年，前苏联物理学家Veselago就曾大胆设常数和磁导率均为负值的物质[23]，这种物质可以实现光波的负折射，从而能够使方向上弯曲来自由调控其传播。但这种材料与自然界中的物质属性是相违背的，并够的重视。这一设想沉寂了近30年，直到在]996年和〗999年Pendry等人相继提布的金属棒阵列[24]和开路环谐振器[25]，能够分别实现有效的负介电常数和负磁导Smith等人将两种结构相结合，首次实现了介电常数和磁导率均为负值[26]，随后射实验验证了负折射率的存在[27]。(a) (b) _H Ky ,
■! ■Mill图1.5 (a)零折射下的隐形效应（b)远场超分辨光学透镜I.W。（C)声学超构材料的深亚波长声成像科技发展表明，每一次材料认识上的进步，往往孕育着一大批新理论、新技术的产生，并对社会发展产生革命性的推动。超构材料的发现，开辟了薪新的研究领域，并具有极大的研究价值与广阔的应用前景：①揭示和发现新的物理现象，如传播禁带、负折射、零折射等；②为实现新型的波功能器件提供理论依据，例如：利用负折射制成的完美透镜可以突破传统衍射极限[44]，利用超折射现象可以得到波长分辨能力极高的超棱镜[45];③超构材料的有效物理参数的可任意设计性使其能突破自然材料的限制，能够实现常规情况下不易获得的波导能力，为波调控器件的设计与制造提供了技术支撑。1.1.3渐变折射率光学与变换介质超构材料的出现与发展为灵活地调控波场提供了可能，如何去构造和实现预期调控目的介质参数是关键。自然界中
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-band design for one-dimensional phononic crystals[J]. ZHANG Pei,WANG ZhenYu,ZHANG YongQiang,LIANG Xu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(07)
博士论文
[1]结构对液体表面波传播特性的调制研究[D]. 杨炯.复旦大学 2010
[2]液体表面波在周期结构中的传播及水波的混沌现象研究[D]. 汤云飞.复旦大学 2007
硕士论文
[1]二维声子晶体的层间多重散射理论及声子晶体相关的应用设计[D]. 邱春印.武汉大学 2005
本文编号：3495178
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
常见的水波
图].3 (a)光子晶体光纤I"7]。（b)光波的大角度弯折_。（c)光波的信道过滤1221。来，学者们将研究重点逐渐转移到通带上，发现了其特殊的光波传播调控能力，其性的，就是光的负折射现象。早在]967年，前苏联物理学家Veselago就曾大胆设常数和磁导率均为负值的物质[23]，这种物质可以实现光波的负折射，从而能够使方向上弯曲来自由调控其传播。但这种材料与自然界中的物质属性是相违背的，并够的重视。这一设想沉寂了近30年，直到在]996年和〗999年Pendry等人相继提布的金属棒阵列[24]和开路环谐振器[25]，能够分别实现有效的负介电常数和负磁导Smith等人将两种结构相结合，首次实现了介电常数和磁导率均为负值[26]，随后射实验验证了负折射率的存在[27]。(a) (b) _H Ky ,
■! ■Mill图1.5 (a)零折射下的隐形效应（b)远场超分辨光学透镜I.W。（C)声学超构材料的深亚波长声成像科技发展表明，每一次材料认识上的进步，往往孕育着一大批新理论、新技术的产生，并对社会发展产生革命性的推动。超构材料的发现，开辟了薪新的研究领域，并具有极大的研究价值与广阔的应用前景：①揭示和发现新的物理现象，如传播禁带、负折射、零折射等；②为实现新型的波功能器件提供理论依据，例如：利用负折射制成的完美透镜可以突破传统衍射极限[44]，利用超折射现象可以得到波长分辨能力极高的超棱镜[45];③超构材料的有效物理参数的可任意设计性使其能突破自然材料的限制，能够实现常规情况下不易获得的波导能力，为波调控器件的设计与制造提供了技术支撑。1.1.3渐变折射率光学与变换介质超构材料的出现与发展为灵活地调控波场提供了可能，如何去构造和实现预期调控目的介质参数是关键。自然界中
【参考文献】：
期刊论文
[1]Multi-band design for one-dimensional phononic crystals[J]. ZHANG Pei,WANG ZhenYu,ZHANG YongQiang,LIANG Xu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(07)
博士论文
[1]结构对液体表面波传播特性的调制研究[D]. 杨炯.复旦大学 2010
[2]液体表面波在周期结构中的传播及水波的混沌现象研究[D]. 汤云飞.复旦大学 2007
硕士论文
[1]二维声子晶体的层间多重散射理论及声子晶体相关的应用设计[D]. 邱春印.武汉大学 2005
本文编号：3495178
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3495178.html
