共轴双涡旋声束形成离轴多涡旋的定位
发布时间：2021-04-11 16:42
涡旋声束具有螺旋的相位波前,中轴线上形成声强为零的相位奇点,其所携带的轨道角动量在粒子操控领域有着广阔的应用前景。传统声涡旋只在传播轴线上形成一个拓扑荷可控的涡旋波束,这限制了声涡旋的应用灵活性。基于环形点声源阵列和相位编码技术,利用奇偶声源分别产生共轴双涡旋声束的声场叠加,在传播截面上形成了具有中心涡旋和子涡旋的离轴多涡旋声场;研究了双涡旋拓扑参数对离轴涡旋的个数、位置及拓扑荷的影响,基于声涡旋的径向声压和相位分布,确定了离轴涡旋的离轴半径,并结合声源位置推导子涡旋中心方位角的计算公式,实现离轴涡旋的精确定位。本研究突破了沿轴分布的涡旋声场只能形成单点涡旋势阱的操控局限,为利用离轴多涡旋实现多点粒子捕获提供了理论依据,促进涡旋声场在精确粒子操控和传输方面的高效应用。
【文章来源】：声学学报. 2020,45(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２离轴多涡旋声场的声压和相位分布??（在２?＝?２０?ｃｍ截面内（ａ，ｂ）丨ｓ＝２和（ｃ，ｄ＿）〖〇?＝?－４涡旋声束以及二者叠加（ｅ，ｆ））??通过改变两个涡旋声束的拓扑荷，模拟了声场??4
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Multiple off-axis acoustic vortices generated by dual coaxial vortex beams[J]. 李雯,戴思捷,马青玉,郭各朴,丁鹤平. Chinese Physics B. 2018(02)
[2]环形稀疏声源阵列声涡旋的优化与操控[J]. 李禹志,王青东,郑海祥,郭各朴,马青玉,龚秀芬. 声学学报. 2016(05)
[3]超声辐照及辐照环境对液体中流场分布特性的影响[J]. 徐峥,刘晓峻. 声学学报. 2016(05)
[4]相控圆弧阵声源在TI地层井孔中产生的声场[J]. 王瑞甲,乔文孝. 声学学报. 2016(03)
[5]圆环形聚焦声场的构建与调控[J]. 郑莉,郭建中. 物理学报. 2016(04)
[6]基于响应面法的微操作平台多目标优化[J]. 胡俊峰,徐贵阳,郝亚洲. 光学精密工程. 2015(04)
[7]相控阵高强度聚焦超声高阵元驱动效率相位独立控制方法[J]. 徐丰,陆明珠,万明习. 声学学报. 2010(05)
[8]Generation and motion control of optical multi-vortex[J]. 甘雪涛,赵建林,刘圣,方亮. Chinese Optics Letters. 2009(12)
[9]任意声场中非规则形状Rayleigh散射体的声辐射力研究[J]. 范宗尉,杨克己,陈子辰. 声学学报(中文版). 2008(06)
[10]应用光学微操作技术分选单条水稻染色体[J]. 王浩威,刘晓辉,李银妹,韩斌,楼立人,王康俊. 生物物理学报. 2004(01)
硕士论文
[1]离轴多涡旋声场的形成与操控[D]. 李雯.南京师范大学 2018
本文编号：3131607
【文章来源】：声学学报. 2020,45(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２离轴多涡旋声场的声压和相位分布??（在２?＝?２０?ｃｍ截面内（ａ，ｂ）丨ｓ＝２和（ｃ，ｄ＿）〖〇?＝?－４涡旋声束以及二者叠加（ｅ，ｆ））??通过改变两个涡旋声束的拓扑荷，模拟了声场??4
１期??丁鹤平等：共轴双涡旋声束形成离轴多涡旋的定位??６５??－５０?－４０?－３０?－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０??（ｃｍ）??．Ｙ（ｃｍ）??－５０?－４０?－３０?－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０??ｘ?（ｃｍ）??ｘ（ｃｍ）??－５０?－４０?－３０?－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０??Ｏ??ｘ?（ｃｍ）??ｘ?（ｃｍ）??图２离轴多涡旋声场的声压和相位分布??（在２?＝?２０?ｃｍ截面内（ａ，ｂ）丨ｓ＝２和（ｃ，ｄ＿）〖〇?＝?－４涡旋声束以及二者叠加（ｅ，ｆ））??通过改变两个涡旋声束的拓扑荷，模拟了声场??分布，获得了离轴多涡旋声场的涡旋个数、拓扑性??质及其空间分布的规律。图４（ａ）和图４（ｂ）显示了??ｋ?＝?－１和ｂ?＝?－３时所形成的离轴多涡旋声场的截??面声压和相位分布，可见声场中心形成一个Ｌ?＝??的中心祸旋，在ｒ?＝?１８．０?ｃｍ的圆环上对称分布２个??Ｕ?＝?的子涡旋。当子涡旋个数较少时，中心涡旋半??径较小，所形成的子涡旋离声场中心的距离较校在??ＺＥ?＝?２和ｂ?＝?－４时所形成离轴多涡旋声场的截面声??压和相位分布如图２（ｅ）和图２（ｆ）所示，可见随着ｋ??的增大，中心涡旋的半径相应增大，而中心涡旋拓扑??荷保持为Ｌ?＝?２；围绕中心涡旋，在半径为２７．０?ｃｍ的??圆周上均匀分布了?６个？ｓ二－１的子涡旋。??可见，通过两个具有不同拓扑荷共轴涡旋声束??的叠加，可以在传播截面内行形成１个沿轴分布的??中心涡旋，其拓扑荷和两个涡旋声束拓扑荷绝对值??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Multiple off-axis acoustic vortices generated by dual coaxial vortex beams[J]. 李雯,戴思捷,马青玉,郭各朴,丁鹤平. Chinese Physics B. 2018(02)
[2]环形稀疏声源阵列声涡旋的优化与操控[J]. 李禹志,王青东,郑海祥,郭各朴,马青玉,龚秀芬. 声学学报. 2016(05)
[3]超声辐照及辐照环境对液体中流场分布特性的影响[J]. 徐峥,刘晓峻. 声学学报. 2016(05)
[4]相控圆弧阵声源在TI地层井孔中产生的声场[J]. 王瑞甲,乔文孝. 声学学报. 2016(03)
[5]圆环形聚焦声场的构建与调控[J]. 郑莉,郭建中. 物理学报. 2016(04)
[6]基于响应面法的微操作平台多目标优化[J]. 胡俊峰,徐贵阳,郝亚洲. 光学精密工程. 2015(04)
[7]相控阵高强度聚焦超声高阵元驱动效率相位独立控制方法[J]. 徐丰,陆明珠,万明习. 声学学报. 2010(05)
[8]Generation and motion control of optical multi-vortex[J]. 甘雪涛,赵建林,刘圣,方亮. Chinese Optics Letters. 2009(12)
[9]任意声场中非规则形状Rayleigh散射体的声辐射力研究[J]. 范宗尉,杨克己,陈子辰. 声学学报(中文版). 2008(06)
[10]应用光学微操作技术分选单条水稻染色体[J]. 王浩威,刘晓辉,李银妹,韩斌,楼立人,王康俊. 生物物理学报. 2004(01)
硕士论文
[1]离轴多涡旋声场的形成与操控[D]. 李雯.南京师范大学 2018
本文编号：3131607
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