杂质吸收对一维声子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质吸收对一维声子晶体滤波器设计的影响,引入复波数并推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,计算了一维掺杂声子晶体的透射系数随衰减系数的变化特征。得出：滤波透射峰的峰值随杂质的衰减系数增加而迅速减小,滤波透射峰的半高宽随衰减系数增加而增大。滤波透射峰的峰值和半高宽都随吸收杂质的厚度的增加而减小。在设计声子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择衰减系数小于0.0005k的掺杂材料,并且杂质的厚度应小于一个波长。     

固-液结构平板掺杂声子晶体中弹性波的缺陷模

利用一维固-液结构平板掺杂声子晶体中弹性波横向受限的条件推导出弹性波在一维固-液结构平板掺杂声子晶体中各个模式满足的关系式,并利用关系式研究了各个模式弹性波的特性。利用转移矩阵计算出弹性波各个模式的缺陷模随模式量子数以及平板厚度的变化特征,得出了一些一维固-液结构平板掺杂声子晶体缺陷模的新特征。     

低频减振一维声子晶体

以开发小周期尺寸低频率带隙声子晶体为目标,首先给出了固定周期尺寸下带隙起始频率最低对应的材料比计算方法,又验证了等效密度及等效弹性模量在声子晶体带隙计算中的正确性。据此开发了周期尺寸为0.04m,带隙范围为200Hz～1200Hz的声子晶体,并对计算结果进行了实验验证。     

一维嵌套结构声子晶体透射特性

设计新型周期嵌套结构一维声子晶体,由采用传递矩阵法所得纵波与横波透射率谱图获得较传统一维晶格结构宽数倍的巨带隙与局域模。通过研究结构参数与带隙关系,获得有利于宽带隙产生条件及对局域模影响最大因素。通过控制掺杂材料厚度及位置,能较好实现局域模的精确调控,可显著增强声子晶体低频滤波效应。通过详述研究结果的物理机理,提出准缺陷耦合及缺陷共振等概念。     

固-液结构声子晶体中弹性波的能带

为了研究弹性波在固-液结构声子晶体中的能带特性,推导出了弹性渡斜入射固-液结构声子晶体的转移矩阵.利用它计算了固-液结构声子晶体中弹性波的透射系数.结果表明,当介质的分层厚度固定时,在透射渡中出现了多级禁带,禁带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动.当入射角固定时,禁带的频率宽度随介质的分层厚度近似呈反比变化,禁带的频率中心也随介质的分层厚度近似呈反比变化.     

密度正弦变化声子晶体中弹性波的带隙

利用转移矩阵和离散方法研究了密度正弦变化的一维声子晶体中弹性波的禁带.研究声明,密度按正弦规律变化的一维声子晶体中的弹性波会出现禁带.禁带频率的宽度随密度幅值的增加而增大,但密度幅值的变化对主禁带的频率中心没有影响.禁带的频率宽度和频率中心都随周期厚度呈反比变化.     

弹性波在横向受限的固态声子晶体中的传输特性

对横向受限的一维固态声子晶体，得出了弹性波在其中传输时的模式数所满足的条件，并利用多层介质的转移矩阵计算了纵波入射时，不同模式下透射波的透射系数随弹性波频率变化的特点：出现声子禁带；不同模式的禁带宽度并不完全相同。横波入射时中心频率以下全为禁带，1倍中心频率以下没有透射峰出现。     

一维声子晶体振动特性与仿真

研究了一维细长杆声子晶体振动特性。利用平面波展开法，计算一维无限周期结构声子晶体的带隙结构，发现每一带隙的宽度与材料的组份比有关。对于有限结构的一维声子晶体，利用MSC／NASTRAN进行防真，仿真结果与实验吻合较好。并通过仿真不同直径的声子晶体研究了横波对带隙的影响。     

一维声子晶体的振动特性与实验研究

研究了铝/橡胶一维声子晶体的机械滤波特性.采用有限元和传递矩阵法导出了弹性波在一维声子晶体中传播的理论模型.对声子晶体的振动传输与隔振特性进行了实验研究.研究结果表明：铝/橡胶一维声子晶体存在振动带隙,改变单元的几何尺寸和材料特性,能将带隙频率范围扩大并延伸至低频;实验验证了理论模型的预测,为铝/橡胶声子晶体在发动机隔振控制上的应用提供了依据.     

二维声子晶体异质结声波导特性研究

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈45°范围内，数量、位置随旋转角变化，且缺陷带的分布关于（01）方向对称；对于给定的f=0．7，只要方形散射柱对角线在（10）方向的投影小于2．118R时，带隙中就有缺陷带出现，带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少；当fd很小时，缺陷柱的方位、横加面形状对声波导没有影响。     

基于声传递理论的层状一维二组元声子晶体的隔声降噪研究

采用声传递理论及其研究方法,对无限和有限周期一维二组元声子晶体进行理论研究,推导出其模拟方程,在此基础上进行了计算机模拟研究,并通过实验进行了验证。结果显示,无限周期的带隙和有限周期的禁带表现出很好的相适应性,有限周期的模拟结果与实验结果表现出一致性,表明布拉格散射能够很好地解释有限周期的隔声降噪机理。     

平板声子晶体的全反射隧穿效应及其滤波特性

为了研究一维平板声子晶体中弹性波的全反射隧穿效应,利用传输矩阵法计算了弹性波在大于全反射角入射一维平板方形声子晶体的透射率。在透射波中发现了全反射隧穿效应,并且全反射隧穿峰具有优良的多通道滤波特性。得出了一维平板声子晶体的全反射隧穿的滤波特性随模式量子数、平板厚度以及周期数的变化规律,为设计性能优良的多通道声子晶体滤波器提供了理论依据。     

三维有序纳米光子晶体的缺陷及其形成机理

通过纳米小球自组装的方法制备获得了三维有序结构的聚苯乙烯（PS）蛋白石光子晶体.利用扫描电子显微镜（SEM）对蛋白石光子晶体的微观形貌进行表征,并利用透射光谱对蛋白石进行光学表征.结果表明,胶体自组装能够形成点缺陷、等边三角线缺陷和等边立方体缺陷,通过对最低能量和机理的探讨,得出导致这些缺陷形成的原因是折射率差异和光子带隙（PBG）位置的蓝移.     

三维局域共振型声子晶体低频带隙特性研究

提出了一种三维局域共振型声子晶体结构,通过有限元仿真分析了该结构的低频带隙特性和多重振动耦合机理,继而研究了几何参数的影响因素。结果表明,该结构可以打开50 Hz以下的超低频带隙,其中基体材料和圆柱谐振子的振动耦合是带隙打开的关键,圆柱谐振子的下表面的振动位移越大,越容易打开带隙。中间层斜条部分密度对于带隙的下边界几乎没有影响,但是可使带隙的上边界往高频移动,带隙宽度变大。导致带隙变化的关键因素是中间层S2部分的长度和S1部分的角度。本工作丰富了三维声子晶体低频结构设计和等效模型研究,在工程实践中具有一定的指导价值。     

基于平面波算法的二维正方点阵声子晶体禁带研究

声子晶体能够产生完全的弹性波禁带，可以阻止声波或者振动在其内部传播。采用平面波算法研究了二维正方点阵声子晶体的禁带结构。在甲醇／水银双组分二维（2D）液相体系中发现了很大的完全禁带，到目前为止，在固相体系和其他液相体系中还没有发现相同宽度和相同数量的完全禁带。还研究了声子晶体中散射体的横截面为圆形和绕其中心轴旋转任意角度的正方形时完全禁带的产生规律，探索了第一禁带宽度与第一禁带中心频率的比值△Ω1/Ωc1和填充率F之间的关系，以及前50个频带中禁带的总宽度∑△Ωn/Ωcn和填充率F之间的关系。     

二维声子晶体的对称性对声学带隙的影响

用平面波展开方法计算了正三、四、六、八棱柱体及圆柱体按正方点阵排列的二维水-水银声子晶体的声学带隙结构．首先研究了非圆柱体的旋转对带隙的影响，发现在给定的柱体和（较低的）填充率下带隙宽度的最大值和最小值均出现在晶体结构对称性最高时．通过调节柱体的方位，找出各填充率下的最宽带隙，结果表明：在水／水银系统中，带隙宽度随柱体对称性的提高而增大；在水银／水系统中，除正四棱柱晶体带隙最宽以外，情况正好相反．     

空气中周期管阵列的声波禁带研究

本文以不锈钢管正方形排列在空气中形成的二维声子晶体为对象,使用平面波展开法计算并通过实验测试的方法,分析了该二维声子晶体的声波禁带,讨论了晶格常数对声波禁带的影响.结果表明,随着晶格常数的减小,ΓX方向禁带宽度增加,禁带上下边界频率增大.