一维含缺陷声子晶体的反常高吸收

摘要

声波吸收的研究已成为国内外的热点课题之一,它对声功能材料的制备和工业应用意义重大,例如:声控材料和超声波探测。声学“暗物质”的探索同样吸引了众多研究人员的兴趣,这种“暗物质”上可以吸收部分频率范围内近100％的入射波,据报道,已有一种声吸收器[1-2],它是由一层具有梯形折射率的壳层包裹着一个考虑耗散性质的球心所组成的一种三维晶体结构,这种梯形折射率的壳层把声波引入核心,使得入射波全部被球心介质所吸收,从而能够实现全方位宽频声吸收,应用前景十分广阔。本篇论文主要针对一维含缺陷声子晶体的吸收特性做了初步的探究,接下来是整篇文章的内容介绍。
　　文章中,首先简单介绍了转移矩阵和位移场的理论计算方法,然后利用这些模拟了弹性波正入射于一个一维二组元周期性(周期为10)声子晶体中,通过在组元材料的lame常数上添加常数复数吸收因子来考虑其吸收(耗散)性,从而讨论晶体的传输系数(反射、透射系数)随吸收因子变化而变化的规律。
　　其次研究了弹性波正入射于特殊设计的一维二组元含缺陷声子层状体系,当仅添加0.1%的复数吸收因子,却能实现某些频率99.7%的高吸收,这是因为弹性波在出射界面上激发介面态而实现的,针对影响吸收峰值和频率的因素做了分析,得出的结论是:通过合理的材料选择和结构设计,某频段的反常高吸收就能实现。不仅如此,我们还发现了提出的这种模型还具有单向高吸收和稳定性。
　　最后,区别于上一个系统,提出某种体系还可以通过激发Tamm态和谐腔共振态获得高吸收,通过模拟位移场分布,区分了这两种态的形成特点和机制,同时对影响吸收的大小和频宽的因素做了简要的分析,以便使得高吸收的获得更加的灵活有效。

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1. 绪 论

1.1 声子晶体研究的历史追溯

1.2声子晶体的概述及应用前景

1.3本课题的意义及研究内容

2.转移矩阵法与位移场分布的计算方法

2.1 引言

2.2 转移矩阵法的理论推导

2.3 位移场分布的计算方法

2.4 本章小结

3.吸收因子对一维周期性声子晶体的传输特性的影响

3.1 引言

3.2 吸收因子对体系传输特性的影响

3.3 本章小结

4.一维有限声子体系激发共振界面态实现高吸收

4.1 引言

4.2 界面态的激发实现声的高吸收

4.3 吸收峰的变化规律及性质特点

4.4 本章小结

5. 激发Tamm态和谐腔共振态实现高吸收

5.1 引言

5.2 利用Tamm态与谐腔共振态实现高吸收

5.3 两种态的区别与特点

4.3 本章小结

6. 全文总结与展望

参考文献

致谢