本技术涉及一种声学编码超表面结构,能在宽频带和任意角度入射下实现均匀散射。该结构由多种基元构成,每种基元包含赫姆霍兹共振腔和矩形条。这些基元通过指向性函数编码排列,以实现声波的均匀散射效果。
背景技术
波传播的调控一直是声波领域的关键课题之一,在众多领域具有潜在的应用。通过设计具有微结构的功能基元(或单胞),制造出折射(透射)型超表面、反射型超表面和吸收型超表面。声学超表面的常见结构有类直井基元构成梳状超表面、带螺旋通道的螺旋结构、板状共振基元等结构,通过改变声程差或者实现共振来改变反射相位,但这些结构设计复杂难以在现实中应用。
数字编码声学超表面(ACM)作为声学超表面的结构之一,是对不同相位差(相位差间隔相同)的几种单元,用布尔数或逻辑位进行“编码”,通过在二维或三维表面上几个单元的有序组合排列,实现目标需求的超表面结构。低比特的数字编码声学超表面所需结构单元少,具有加工便利、便于集成、且不失一般声学超表面的优点。
低比特的数字编码声学超表面仅需要少量的基元样公式构成,设计便捷、加工便利,不失一般超表面结构的波前调控能力,因此可以广泛应用于各类场景,如声学舱室设计、声能量收集、目标声隐身等。
传统声学超表面的结构单元设计复杂,难以在现实中应用,作用频带范围窄,作用角度少,应用受到限制,因此,数字编码超表面兴起,对不同功能有不同的结构和排布,有效克服传统声学超表面的弊端。例如:针对垂直入射实现透射声波的波束分裂和聚焦设计了2元赫姆霍兹腔结构的编码超表面、针对完美负反射提出了一种可调的1比特编码超表面,由一系列矩形条片组成。通过上推或下压操作,每个条片可以做出逻辑位“0”或“1”的响应,通过调整编码序列,实现不同方向上的完美负反射。但是,针对多角度入射宽频带作用的散射编码超表面研究很少,故应当对数字编码超表面深入研究。
实现思路