基于声栅衍射理论的不对称吸收及透射型超表面设计的研究

发布时间：2024-05-17 23:59

　　本文指出大多数的超表面是通过相位梯度法或其改进的方法构建的,而这些方法通常提供非常复杂的结构单元。根据单向完美吸收体与透射型超表面两者在上表面都无反射这一相似点,本文从相干完美吸收入手,采用声栅衍射理论和遗传优化算法成功地设计出角不对称吸收超表面和透射型超表面。相干完美吸收体和激光是一对满足时间反演关系的反向工作的波结构,两者结合起来将是一种波控装置,可以将波能从一个地方“移动”到另一个地方,即可得到本文的第一个应用例子---角非对称透射超表面。除此之外,将单向相干完美吸收体作为输入端,同时将一个处于激光状态的普通相干完全吸收体作为输出端,便得到了第二个应用例子---声波分束器,它能将从α方向入射的平面波分裂成两束在±α方向上振幅相等的同相平面波。我们还进一步利用COMSOL Multiphysics的有限元仿真验证结构的正确性,结果表明两种结构效率接近完美。由于我们的输出端与输入端是解耦分开设计的,所以该机制为透射型超表面提供了一种简单的设计方法。除此之外,用散射矩阵方法研究了输入(或输出)半无限空间中结构的散射特性,发现它与一维非厄米体系的散射特性相同,为超表面与非厄米系统的研究架...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1广义Snell定律原理图

第一章绪论5和反射波它们在切向波矢分量上要求满足连续，即满足0000sinsin0sinsin0iiiriittknknknkn，其中in、tn分别为两介质的折射率，i、r、t分别为入射波、反射波、折射波与法线的夹角，002k为真空波矢量，0为工作波的波长。而广义Snell定律基....

图1-2[20](a)迷宫式折叠空间结构单元示意图；(b)由8个结构单元组成的超表面

华南理工大学硕士论文8声涡旋的产生[23-26]、声全息成像[27]、聚焦、非衍射波束的形成及从传播波到表面倏逝波模式的转换等[28]。基于广义Snell定律设计出来的超表面的相位突变由一个共振单元来实现，而共振单元结构一般有多折叠空间型结构单元、多通道连接亥姆霍兹共振腔型结构单....

图1-3[28](a)螺旋折叠型声学超表面的异常折射示意图；(b)由六种子单元组成的超表面；(c)六种子单元的相移

第一章绪论92018年，WangW等人[28]设计出另一种区别于空间折叠结构的螺旋式折叠型单元结构，如图1-3(a)、(b)为由厚度相同的六种结构单位构成的声学超表面，1-3(c)图为声波通过每一个结构单元后的相移，实现了覆盖0~2范围的相位分布。最后，根据所需要的折射角，由广义....

图1-4[29]亥姆霍兹共振腔型超表面结构意图

第一章绪论92018年，WangW等人[28]设计出另一种区别于空间折叠结构的螺旋式折叠型单元结构，如图1-3(a)、(b)为由厚度相同的六种结构单位构成的声学超表面，1-3(c)图为声波通过每一个结构单元后的相移，实现了覆盖0~2范围的相位分布。最后，根据所需要的折射角，由广义....

本文编号：3976151