聲波的非對稱傳輸因在聲學二極管、聲通訊收發(fā)隔離等方面的用途，成為聲學領(lǐng)域的重要課題。非對稱傳輸聲學器件通常采用非線性或有源結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，但這些結(jié)構(gòu)復雜且體積龐大。近年來，帶有損耗的非厄密聲學體系為實現(xiàn)線性介質(zhì)中的非對稱聲學透射或反射提供新途徑。
近期，中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室博士生楊玉真，及其導師、研究員楊軍、賈晗等，通過引入周期調(diào)制的損耗，利用聲柵實部折射率和損耗對衍射的共同調(diào)制作用，在非厄密聲學衍射柵中實現(xiàn)對衍射束聲能量的調(diào)控。相關(guān)研究成果以Diffraction control in a non-Hermitian acoustic grating為題在線發(fā)表在Applied Physics Letters上。
以往利用聲學人工結(jié)構(gòu)實現(xiàn)聚焦、成像等聲波傳播調(diào)制的工作中，損耗通常被視為不利因素。該研究卻利用損耗和實部折射率的相互作用，實現(xiàn)對聲柵中衍射束的調(diào)控。
研究人員通過在波導板上開設輻射小孔引入損耗(圖1a)，并設置內(nèi)插柱子阻擋聲波在波導內(nèi)的直接傳播，增大實部折射率(圖1b)。這兩種結(jié)構(gòu)對損耗和實部折射率的調(diào)制相對獨立，將它們組合(圖1c)即可實現(xiàn)對損耗和實部折射率的共同調(diào)節(jié)。將開設小孔的波導板、內(nèi)插柱子以及二者組合體三種結(jié)構(gòu)各取30個分別排列后組合在一起，得到聲柵的一個樣件單元，實物樣件采用3D打印技術(shù)，由感光樹脂固化而成(圖1d)。
為驗證該非厄密聲柵的衍射調(diào)控能力，研究人員對其進行仿真和實驗研究。3.1kHz處的仿真和實驗測量聲場如圖2所示，相對無損耗聲柵而言，引入損耗的非厄密聲柵負入射的 1階衍射束受到完全抑制，正入射情況下-1階衍射束的能量反而得到增強。因為在實部折射率和損耗對衍射的共同作用下，此時 1階衍射波矢的強度為零，但引入損耗反而增大-1階衍射波矢的強度。
利用損耗調(diào)控衍射聲能量分布的方法為聲傳播的調(diào)控提供新的途徑和方式。
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