杨厚禄， 王公正， 莫润阳， 宿贵梅， 胡　静

(陕西师范大学 物理学与信息技术学院， 陕西 西安 710119)



三谐振弹性波超材料的带隙研究

杨厚禄， 王公正*， 莫润阳， 宿贵梅， 胡静

(陕西师范大学 物理学与信息技术学院， 陕西 西安 710119)

摘要：基于集中参数模型动力学法，研究了具有三谐振系统弹性波超材料能带结构、数值模拟参数对有效质量及能带结构的影响。理论及仿真研究表明，有效质量具有频率依赖性，在3个频率位置处的有效质量为负值，频率位置和带宽可由模型参数调节；材料存在3个带隙，增加内部谐振子弹性系数可将带隙向高频移动，同时有拓宽带隙作用。通过增加谐振子质量可使带隙向低频移动，选择适当参量可设计低频宽带弹性波超材料。

关键词:弹性波；超材料；负有效质量；带隙

PACS: 43.38.+n

超材料(Metamaterials)指具有自然界材料所不具备特殊属性的人造微结构复合材料，最初被发现和用于调制电磁波[1-4]。由于具有负有效参数特性(如负磁导率、负介电常数等)，超材料可表现一些新奇现象，如负折射率、反常多普勒效应、左手现象等。典型超材料光子(声子)晶体是一种新型复合结构[5-6]，其介电常数(弹性常数)随空间周期性变化。当电磁波与周期排列的介电材料相互作用时受到调制形成带隙，使一定频率范围的电磁波无法传播。由于电磁波在光子晶体中传播与弹性波(如声波)在声子晶体中传播有相似之处，弹性波超材料在声学等领域受到关注[7-22]，实际应用有声滤波器、声波导管、噪声与振动控制等方面[7-13]。……