一维固-液型随机失谐声子晶体中波的传播

本文研究了声波在一维固-液型随机失谐声子晶体中的传播,引进局部化因子的概念研究了结构的带隙特性和局部化特征.给出了局部化因子的计算表达式并用传递矩阵法进行了计算,考查了平面波以任意角度入射的情形.结果表明:失谐度对高频区的频带结构有较大的影响,固-液型声子晶体与固-固型声子晶体的频带结构有很大差别.     

固-液有限周期声子晶体全反射隧穿效应的解析理论

利用倏逝波的概念和多波束干涉理论解释了一维固-液结构有限周期声子晶体全反射隧穿效应产生的原因,并推导出全反射隧穿峰带的波长满足的解析公式.得出了一维固-液结构有限周期声子晶体全反射隧穿峰带的波长随周期数以及周期波程的变化规律,这些结论与转移矩阵法的结论吻合,弥补了一维有限周期声子晶体研究中数值计算方法的不足.     

表面局域态对一维声子晶体中水平剪切波传输特性的影响

利用传递矩阵法,研究了一维声子晶体表面存在的表面局域态对水平剪切波传输特性的影响。由于表面局域态的存在,声波的透过率出现共振峰。共振峰的极值与入射角度和声子晶体层数有关,合适的入射角度和层数可以使声波完全透射。当入射角在一定范围内连续变化时,在较宽频率范围内均出现较大透过率。声子晶体的这一特性可以应用于高性能的阻抗匹配材料和声波滤波器中。     

二维固-液声子晶体带隙特性的实验仿真

声子晶体的带隙特性受不同材料构成和填充率等条件的影响.本文基于时域有限差分法,实验仿真对比固-液、固-气和固-固二维声子晶体带隙特性,得出不同固体材料与水构成二维正方晶格圆柱声子晶体带隙特性,分析了填充率对钨-水结构声子晶体带隙特性的影响.研究结论对固-液声子晶体器件的制作提供参考.     

两类一维流固声子晶体全向透射特性比较研究

研究了声纵波全向入射到两类一维流固声子晶体(第Ⅰ类满足固体横波传播速度cst大于流体纵波传播速度c1以及第Ⅱ类cst＜cl)的透射特性.推导了其传递矩阵,并应用有限元方法进行验证,二者显示结果一致性.研究表明两类声子晶体呈现的不同声透射特征:第Ⅰ类声子晶体中,高频声波在斜入射角大于第二全反射临界角条件下发生全反射现象,而低频声波却呈现全反射贯穿效应;第Ⅱ类声子晶体中,在整个频段范围内均会出现周期性的透射导带.两类声子晶体均出现了低频声裂隙现象,第Ⅱ类声子晶体低频声裂隙角范围明显大于第Ⅰ类.     

一维声子晶体的传输特性

推导出一维声子晶体的转移矩阵,研究了一维声子晶体的传输特性.得出:声波在一维声子晶体中传播时会出现一系列禁带,各级禁带的频率中心是等间隔的,各级禁带的频率宽度是相等的.相邻禁带的频率中心的间隔随介质的厚度成反比变化,禁带的频率宽度随介质的厚度成反比变化.禁带的频率宽度随两介质声阻抗的差值的减小而减小.     

固-固结构声子晶体中弹性波的禁带及其转型

引入四维波矢的概念,推导出弹性波斜入射固-固结构声子晶体的转移矩阵以及透射系数公式.利用这些公式计算了纵波和横波斜入射固-固结构声子晶体时纵波和横波的透射系数.结果表明:当纵波斜入射时,在透射波中纵波会出现禁带,并且也出现了纵波向横波的转型,随着入射角的增大转型越明显.当横波斜入射时也会出现类似于纵波斜入射时的现象.这些公式成功地解决了弹性波斜入射固-固结构声子晶体的传输问题和转型问题.     

一维大周期数声子晶体全反射隧穿的干涉理论

为了解释一维大周期数声子晶体全反射隧穿效应的产生机理,利用波的干涉理论推导出一维大周期数声子晶体的全反射隧穿峰的透射率公式和频率公式,成功解释了一维大周期数声子晶体的全反射隧穿现象的产生机理.利用干涉理论和共振理论对一维大周期数声子晶体全反射隧穿现象的特征进行了比较研究,两者的结论是一致的.     

基于微机械加工工艺的声子晶体器件

声子晶体是一种周期复合人工超材料.声子晶体具有独有的声学特性-声学禁带,使其在声波控制和传输领域具有极强的应用潜力.利用微机械加工工艺制备的硅基声子晶体器件,可在微机电系统中实现高频弹性波的定向传输和控制,以及对弹性波能量的局域放大.设计了两种基于MEMS工艺的器件,分别用于实现功分器和谐振器的功能.内容覆盖了硅基声子晶体器件的背景、原理、设计、制造和表征等方面.     

固-流结构声子晶体中弹性波能带的色散研究

推导出弹性波斜入射固-流结构声子晶体的转移矩阵和色散公式.利用色散公式研究了弹性波在固-流结构声子晶体中的能带特性.结果表明,介质厚度固定时,弹性波中会出现多级禁带,禁带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动,入射角增加到一定值后会分裂出新的禁带,分裂出的禁带频率宽度随级数的增加而增大.入射角固定时,禁带的频率宽度随介质厚度近似成反比变化,分裂出的禁带频率宽度随介质厚度的增加而减小.