基于广义Snell 定律的声超表面折射

2021-05-21楚琦琦胡宇林

电子器件 2021年2期

关键词：结构

楚琦琦胡宇林玮

(南京航空航天大学应用物理系，江苏南京 211100)

材料是人类社会存在的重要物质基础，与社会生产力的发展息息相关。但传统材料受其本身物理、化学性质的限制，无法满足人们对其在某些场合的特殊需求。而超材料的出现冲破了传统材料固有性质的束缚，解决了这一难题[1]。超材料[2]是一类不同于传统材料、由亚波长人工微结构单元组成、具有特殊功能的材料，人们可以通过改变微结构的构型实现所需要的不同功能[3]。其中，属于超材料的超表面[4-6]由于体积小，因此由其制作出相应的器件具有尺寸较小、结构简单、低损耗等优点，得到了越来越广泛的应用[7-9]。

2013 年，李勇等人[10]设计了类似于叉指换能器形状折叠空间结构声超表面，这是第1 次在亚波长尺度下利用声超表面实现对声波相位的有效调控，该结构各单元相位覆盖范围为0～2π 且规律变化，很好地模拟了声学异常反射现象；2015 年Tian 等人[11]通过设计梯度单元声超表面也实现了声波的异常折射、贝塞尔波束、声聚焦等一系列奇异现象；南京大学朱一凡等人[12]设计了一种梯度型超表面，实现了宽频带范围内声波的异常反射现象。基于前辈们的工作，可总结出由于声波在声超表面单元内传播路径的长短不同实现对其相位的调制，从而实现对声波灵活操控的经验。因此，文章利用一种深浅窄阱型声超表面，较好地仿真了声波的异常折射现象。