陈 峰,廉 盟,曹 暾,

(1.大连理工大学 生物医学工程学院，辽宁 大连 116024;2.大连理工大学 光电工程与仪器科学学院，辽宁 大连 116024)

0 引言

声学超材料可以实现自然界中不常见的材料声学性能，为新型声学器件研发提供了可能，如隐身斗篷[1-3]，波前转换器[4-5]，声学聚焦透镜[6-9]等。其中，声学梯度折射率(GRIN,gradient index)透镜[10-14]是一种特殊的声学超材料，因其折射率在介质中的空间分布状态不断变化，可改变声束的传播路径，具有衍射极限以下超声成像等应用潜力，为医疗器械、秘密通信、声学检测等领域提供了无限可能。国内外相关研究机构已经利用声子晶体与声学超材料设计多种类型的声学GRIN透镜，通过改变单元的结构参数, 实现不同的梯度折射率的声学效果。如2016年袁保国[15]等人提出了一种二维声学麦克斯韦鱼眼透镜，该透镜采用空间螺旋形声学超材料，成功地将声波从其表面的点源辐射到透镜直径相反的一侧。2020年J. Hyun等人[16]提出了一种由填充分数不同的圆柱体组成的对称GRIN声子晶体结构，以调整空间声折射率，从而使声波向目标中心区域的任何方向聚焦。

尽管声学GRIN透镜具有新型而奇异的特性，但由于其梯度折射率的实现全部依赖于几何阵列结构的渐变，制造复杂、成本较高。相比于以上基于声子晶体和卷曲空间的结构型变折射率材料来实现声学透镜的方式，近年来，在电磁波，水面波，弹性波等领域已经提出了采用不同常规材料组成非均匀介质的GRIN透镜装置。……