Non-Hermitian Acoustic Metamaterials: the role of Exceptional Points in sound absorption
得到了描述相干理想吸收和激射边界条件的有效非厄米哈密顿量。哈密顿量的PT对称性使得能够设计在多个频率处完全吸收的配置。预测在PT对称性破缺的例外点处会有加宽的平坦的完美吸收，而对于特定的情况，使用增益会增强吸收。上述现象示出了通过亥姆霍兹共振器的声散射，揭示了如何定制声学超材料的非厄米性导致增强吸收的新机制。
2016-11-10 physics.class-ph
Flute-Model Acoustic Metamaterials with Simultaneously Negative Bulk Modulus and Mass Density
实验构建了一种由穿孔中空钢管（PHSTs）周期阵列构成的三维笛形“分子”结构声学超材料（AM），并研究了其在阻抗管系统中的透射和反射特性。AM表现出透射峰和反相，从而表现出PHST的局部共振。基于均匀介质理论，计算出AM的有效体积模量和质量密度同时为负，折射率也为负。PHST AM平板聚焦实验表明，具有谐振结构的介质表现出明显的超材料特性。
2012-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Double-negative acoustic metamaterial based on hollow steel tube meta-atom
提出了一种空心钢管的声学“元原子”模型。仿真和实验结果表明，谐振频率与HST的长度密切相关。基于HST模型，制备了一种具有负有效质量密度的二维声学超材料（AM），在实验中表现出透射率下降并伴有反相现象。通过将HST与海绵基体中的另一种具有负有效模量的“元原子”--分裂空心球（SHS）耦合，制备了同时具有负模量和负质量密度的三维AM。实验结果表明，在AM的双负区出现了与电磁超材料相似的透射峰。实验还表明，这种双负AM能在1630 Hz的共振频率下，忠实地分辨出声的亚波长细节（λ/7）。
2012-09-27 physics.class-ph
A passively tunable non-resonant acoustic metamaterial lens for selective ultrasonic excitation
在本文中，我们提出了一种基于嵌入式非共振声学超材料透镜的概念的结构中的超声波束形成和波束转向的方法。该透镜设计利用了声学下降通道的原理，该原理使得能够在选定的频率下动态耦合多个超声波导。与目前可用的技术相比，嵌入式透镜允许通过单个超声换能器产生定向激励。采用平面波展开和时域有限差分法对体结构的透镜设计和性能进行了数值研究。然后，在薄铝板上对该设计进行实验验证，其中透镜通过通孔实现。嵌入式透镜的动态响应估计重建，通过激光测振仪，由压电振源引起的速度场。
2014-07-04 physics.class-ph
A high transmission broadband gradient index lens using elastic shell acoustic metamaterial elements
利用圆柱形弹性壳作为声学超材料器件的元件，通过圆柱-平面波透镜的模拟和水下测量来证明。圆形区域到正方形的变换声学（TA）指示透镜中的有效密度保持恒定并且等于水的有效密度。分段近似所需的有效压缩性是使用一个正方形阵列与元素的基础上，弹性壳超材料的概念，在[30]。元件的尺寸是根据壳体的可用性来选择的，以最大限度地减少制造难度。被测试的装置是中性浮力的，包括由铝、黄铜、铜和聚合物制成的九种不同类型的商业外壳的48个元件。模拟表明，在宽带范围内，该设备作为一个圆柱形平面波透镜。实验结果证实了从大约20到40 kHz的宽带四极响应，在四个平面波方向上具有辐射图案的正增益。
2016-04-01 physics.class-ph
Tunable cylindrical shell as an element in acoustic metamaterial
弹性筒体装配有内部机构，该内部机构被优化，使得在准静态状态下，组合系统表现出规定的有效声学特性。该机构由一个由轴对称分布的弹性加劲肋支撑的中心质量组成。通过适当选择内部机构的质量和刚度，可以根据需要调整壳体的有效声学特性（体积模量和密度）。通过增加足够多的加强筋，可以抑制壳体中由加强筋引起的亚音速弯曲波。所提出的超材料的有效性是通过将具有聚合物插入物的薄铝壳的性质与水的性质相匹配来证明的。水中的散射截面在光谱低端的宽频率范围内几乎为零。通过在阵列中布置调谐壳体，所得到的声学超材料能够操纵波。作为一个例子，通过改变阵列中的体积模量，根据单位圆到正方形的保角映射，设计了圆柱到平面波透镜。
2014-09-11 physics.class-ph
Surface-Plasmon-Polariton (SPP)-Like Acoustic Surface Waves on Elastic Metamaterials
研究了弹性异向介质表面声表面波的色散特性。与分析方法，我们表明，非常规的声表面波，与金属表面上的电磁表面等离子体激元（SPPs）的色散行为非常相似，可以存在于弹性超材料的频率附近的弹性Lamé的常数满足λ + μ =0。以两种典型的弹性超材料为例，说明了这种特殊的声表面波。
2014-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Active acoustic metamaterials reconfigurable in real-time
目前声学超材料的一个主要限制是，它们的声学特性要么在制造后被锁定在适当的位置，要么只能适度地调节，将它们与它们设计的特定应用联系在一起。在本文中，我们提出了一种设计方法，产生主动超材料的物理结构是固定的，但他们的局部声学响应可以改变几乎任意和实时配置的数字电子控制的超材料的声学特性。我们通过实验证明了这种方法，通过设计一个超材料板配置作为一个非常薄的声透镜，不同的操作三个相同的，连续的脉冲入射在透镜上。此外，我们表明，板坯可以配置为同时实施各种角色，如透镜和光束转向装置。最后，我们表明，超材料板是适合于有效的二次谐波声成像设备能够克服线性透镜的衍射极限。这些优点证明了这种有源超材料的多功能性，并突出了其广泛的适用性，特别是声学成像。
2015-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Metamaterial bricks and quantization of meta-surfaces
控制声场在扬声器设计、超声成像和治疗或声粒子操纵等各种应用中至关重要。目前的方法使用固定透镜或昂贵的相控阵列。在这里，使用模拟到数字转换和小波分解的过程中，我们开发的量子元表面的概念。这里的量子是预先制造的三维小单元-我们称之为超材料砖-每个编码特定的相位延迟。这些砖可以组装成元表面，以产生任何衍射限制的声场。我们应用这种方法来显示声学聚焦，转向的实验例子，堆叠成层后，更复杂的领域的声学牵引光束的单元表面。我们证明了实验单面空气传播的声悬浮使用元层在不同的比特率：从4位均匀的3位非均匀量化的相位。这种强大的方法大大简化了声学器件的设计，并为实现空间声音调制器迈出了关键一步。
2017-01-25 physics.class-ph
Non-Hermitian acoustic metamaterial for the complete control of sound by accessing the exceptional points
非厄米系统由于其固有的能量不守恒能量守恒和信息丢失，在波操纵中总是起着消极的作用。然而，最近，利用非厄米特系统来实现各种神奇的波控制出现了范式转变。例如，宇称时间对称介质与精心设计的损失和增益，以创建一个非平凡的单向衍射的效果，这是观察附近的例外点（EP）的非厄米特系统。在这里，我们报告的非厄米声学超材料（NHAM）的设计和实现，并表明，通过明智地定制的固有损耗，反射的相位和幅度可能被调谐在一个去耦的方式。这种相位和幅度的解耦调谐与EP密切相关。作为功能的演示，我们通过NHAM实验生成高质量的声学全息图。我们的工作可能为实现声音的完全控制开辟一个新的自由度。
2016-05-16 physics.class-ph
Acoustic Prism for Continuous Beam Steering Based on Piezoelectric Metamaterial
本文研究了一种简单扫频连续声束控制的声棱镜。这种想法利用了超材料中局部共振附近的声波速度漂移。我们将这一概念应用到由主介质和压电LC分流器组成的压电超材料中。进行了理论建模和有限元模拟。结果表明，在局部共振附近，声波的相速度发生了剧烈的变化。声波的方向可以通过激励频率的简单扫描在2至16度之间连续调节。这种机电耦合系统具有在不改变系统的机械部分的情况下调节局部谐振的特征。
2016-07-01 cond-mat.other physics.class-ph
Transverse spin and surface waves in acoustic metamaterials
我们考虑非均匀声场中的自旋角动量密度：负密度超材料界面处的倏逝波和表面波。尽管是纯纵向的（无卷曲），声波具有由速度场描述的固有矢量特性。最近的描述和观察的弹性波和声波中的自旋性质的动机，我们比较这些属性与他们众所周知的电磁对应。令人惊讶的是，在电磁学和声学中，倏逝波的横向自旋和表面波的参数都非常相似。我们还简要分析了色散在描述声学超材料中的能量和自旋密度中的重要作用。
2018-12-18 physics.class-ph physics.optics
Dynamics of Coupled Metamaterials: Acoustic Black Hole, Local Resonator & Multistable Oscillator
本文研究了耦合超材料的动力学，包括耦合声学黑洞与局部共振器的超材料梁的波传播，以及一维超材料链中的多稳态非线性振荡器，为工程结构的振动衰减提供新方法。
2024-06-18 physics.app-ph physics.class-ph
On topology optimization of acoustic metamaterial lattices for locally resonant bandgaps of flexural waves
研究了双材料声学超材料格构板的优化拓扑结构，以最大化弯曲导波的局部谐振带隙。在设计域中的两个相对刚性和顺应性的材料相的优化布局进行了探索，不受任何限制的拓扑结构和形状的相关域。多目标优化，通过最大化的有效刚度或最小化的带隙拓扑结构的总质量是另外确保。给出了Pareto阵面的极端优化拓扑和选择性中间优化拓扑，并比较了它们的带隙效率和有效刚度。进一步改变所选拓扑结构的双材料构成，并评估所得多边和多孔设计的模态能带结构。新的，核壳状，局部谐振带隙的介绍。它示出，如何可以通过优化的矩阵和谐振芯域的微结构设计的带隙效率和结构质量和/或刚度进行优化。
2016-11-16 physics.class-ph
Broad-band acoustic hyperbolic metamaterial
声学超材料（AMM）是由亚波长结构制成的工程材料，具有有用或不寻常的本构特性。自2000年刘等首次实现AMM以来，人们对AMM产生了浓厚的研究兴趣。双曲型超材料是超材料中最重要的类型之一，由于其极端的各向异性和许多可能的应用，包括负折射，后向波，空间滤波和亚波长成像。虽然声学双曲型超材料（AHM）作为实现声波完全控制的工具的重要性是实质性的，实现宽带和真正的双曲型AMM还没有报道到目前为止。在这里，我们展示了宽带AHMM的设计和实验特性，工作频率在1.0 kHz和2.5 kHz之间。
2015-08-03 physics.class-ph physics.flu-dyn
On the wave dispersion and non-reciprocal power flow in space-time traveling acoustic metamaterials
本文研究了局部共振声异向介质中非互易波频散问题。推导了基材料和谐振元件的惯性和刚度参数随时间变化的色散关系。结果表明，由此产生的色散偏置onsets有趣的功能，最终在一个打破了声学和光学传播模式和单向本地谐振带隙。推导出的能带结构使用的全瞬态位移响应的有限的超材料进行了验证。提出了一个数学框架来表征调制声学超材料中的功率流，以量化与非互易响应相关的能量传输模式。由于局域共振带隙是尺寸无关的和频率可调的，结果使一类新的亚波长低频单向波导的合成。
2018-01-10 physics.app-ph physics.class-ph
Exploring metamaterials' structures through the relaxed micromorphic model: switching an acoustic screen into an acoustic absorber
虽然在过去的几十年里，具有奇异静态和动态特性的新型超材料的设计引起了人们的广泛关注，但很少有人努力探索它们与其他材料的相互作用。这阻止了（Meta）结构的概念，可以增强超材料的非正统行为，并可以在实际工程应用中使用。在本文中，我们给出了这个具有挑战性的问题的第一个答案，通过显示零静态特征长度的松弛微观模型可以有效地应用于描述简单的元结构的折射特性扩展的频率范围和任何方向的入射波的传播。由于简化模型的结构，我们能够有效地探索不同的配置，并表明，一个给定的元结构可以大大改变其整体的折射行为时，改变特定的元结构元素的弹性性能。在某些情况下，改变与超材料的板接触的均匀材料的刚度，通过将其从声屏蔽（全反射）切换到声吸收器（全透射）来反转结构的折射行为。本论文清楚地表明，虽然研究和增强本征超材料的特性肯定是非常重要的，但更具有挑战性的是实现最终可以促进超材料在实际应用中的使用的元结构的概念。
2020-07-29 physics.app-ph physics.class-ph
Reverberation Time Control by Acoustic Metamaterials in a Small Room
本文提出在小房间墙面集成多频亚波长声学共振器，以定制宽带吸声并控制混响时间，实验与数值预测吻合。
2023-08-21 physics.app-ph physics.class-ph
Visco-thermal effects in acoustic metamaterials: from total transmission to total reflection and high absorption
本文从理论和实验两方面研究了粘热效应对超材料声传播的影响。我们证明，这种不可避免的损失机制不仅是一种细化，但它在实际的声学响应的结构中起着主导作用。具体地，在非常窄的狭缝的情况下，粘热损耗完全避免了法布里-珀罗共振的激发，导致100%的反射。这与理想无损情况下预测的完美传输完全相反。此外，对于宽范围的几何参数，存在一个最佳的狭缝宽度，在该宽度处，结构中耗散的能量可以高达50%。这项工作提供了一个明确的证据，粘热效应是必要的，以真实地描述局部共振超材料的声学响应。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Microwave and Acoustic Absorption Metamaterials
在过去的二十年里，波吸收超材料一直是一个持久的话题，不仅受到新的科学进步的推动，而且还受到其广泛的应用潜力的推动。在这篇综述中，我们的目标是提供一些一般性的见解微波和声学系统的吸收机制。通过建立谐振型超材料的普适模型，给出了宽带阻抗匹配的理论条件，并引入了基本因果极限作为评估吸收性能的工具。在这个综合框架下，我们调查了超材料吸收在微波和声学系统中的最新进展，重点是那些推动整体性能接近因果极限。我们注意到一些新的，新兴的亚结构，可以绕过因果限制所施加的约束，从而开辟了一条新的途径，低频吸收。本次审查最后讨论了现有的挑战，可能的解决方案和未来发展的广阔前景。
2022-03-07 physics.app-ph physics.class-ph
Two-Dimensional Structure-Embedded Acoustic Lenses based on Periodic Acoustic Black Holes
最近的研究已经引入了一类新的二维声学超材料，其色散和传播特性的结果，从使用的声学黑洞（ABH）的形式的几何不均匀性。ABH是一种能够平滑弯曲和减慢弹性波的元件，因此提供了在更复杂的多材料和局部谐振设计中通常观察到的各种非常规色散和传播特性。这种方法使得薄壁结构元件具有完全嵌入的声学透镜，能够实现不同的功能，例如聚焦、准直和负折射。数值模拟表明，这种结构表现出宽带的操作条件，跨越超材料和声子范围。全场实验测量允许验证的设计方法，并确认嵌入式声透镜的性能。
2017-01-08 physics.class-ph
Generation of topologically diverse acoustic vortex beams using a compact metamaterial aperture
携带轨道角动量的涡旋波已经在从量子通信到粒子操纵的一系列领域中得到了应用。由于涡旋波的广泛影响，涡旋波的产生方法受到了广泛的关注。例如，有源相控阵列以电子复杂性和功耗为代价产生不同的涡旋模式。相反地，诸如螺旋相位板、超表面和光栅的模拟孔径需要单独的孔径来生成每个模式。在这里，我们提出了一类新的基于超材料的声学涡流发生器，这是几何和电子简单，拓扑可调。我们的超材料方法通过将声学漏波天线包裹在自身上来产生涡旋波。利用天线频率变化的折射率，我们证明了实验和分析，这种模拟结构产生整数，和非整数涡旋模式。超材料设计使孔径紧凑，因此可以集成到高密度系统中。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Unidirectional acoustic metamaterials based on nonadiabatic holonomic quantum transformations
非绝热完整量子变换（Nonadiabatic holonomic quantum transformations，NHQT）在量子计算中得到了广泛的关注和应用，而相关的研究通常仅限于量子物理领域。在这里，我们把NHQT到构建一个单向声学超材料（UDAM）成形经典光束。UDAM由三波导耦合器阵列组成，其中声波的传播模仿NHQT的演变。分析预测，数值模拟和实验测量之间的良好协议证实了NHQT在声学超材料工程中的巨大适用性。本工作将NHQT的研究从量子物理扩展到经典波领域，以设计具有简单结构的超材料，并可能为设计在声隔离，通信和隐身方面具有潜在应用的UDAMs铺平新的道路。
2021-11-09 physics.app-ph physics.class-ph quant-ph
Acoustic quasi-lossless transmission in arbitrary pathway of network
声学超材料在控制声波传播方面表现出了非凡的可能性。到目前为止，控制声波在网络的任意路径中的传播仍然是一个挑战。在这里，我们设计了一个对称破缺的十字形超材料由亥姆霍兹谐振单元和一个方柱。方柱偏心布置。声波在压缩空间的偏心方向通道中可以准无损传输，突破了一般的传输现象。这种奇异的传播特性通过超材料的能带结构和模式得到了验证。两个声学网络，包括2 × 2网络和8 × 8网络，表明通过重新配置偏心方向，声波可以沿着长城形、阶梯形和蛇形等任意路径准无损传播。这种能力为声波的路由开辟了新的途径，并展示了从声学通信到能量传输的有前景的应用。
2016-09-13 physics.class-ph
Exceptional points in single open acoustic resonator due to the symmetry breaking
本文提出一种通过降低对称性和实现谐振模式相互作用在单个开放声学谐振器中实现例外点的方法，并通过耦合模式理论和数值模拟验证，对声学传感和降噪超材料设计具有重要意义。
2023-05-03 physics.class-ph
Acoustic circular dichroism in a three-dimensional chiral metamaterial
本研究在三维手性超材料中实验证实了声学圆二色性，发现C2对称与非均匀损耗可显著增强该效应，归因于极化带隙和非厄米奇异点，为手性声学传感与操控提供新途径。
2023-01-06 physics.app-ph physics.class-ph
Acoustic Supercoupling in a Zero-Compressibility Waveguide
通过很大程度上失配的通道的有趣的声波对于针对各种应用定制和传输声音具有根本重要性。在电磁学中，零介电常数超材料已经被用来增强超窄通道的能量耦合，这种耦合基于一种被称为超耦合的现象。这些超材料通道可以支持总传输和完全相位均匀性，而与通道长度无关，尽管与它们的输入和输出端口几何失配。在声学领域，这种现象是具有挑战性的，因为它需要零密度的超材料，通常实现与波导周期性地加载膜或谐振器。与电磁学相比，额外的挑战是由于常规声波导不支持传播的主导模式的截止，因此零折射率只能基于加载元件的集体谐振来实现。在这里，我们提出并实验实现声学超耦合在一个双重制度，使用压缩性接近零的声学通道。而不是工程与亚波长夹杂物的通道，我们在一个高阶声学模式的截止操作，演示了实现和有效的激励的零压缩性波导与有效的软边界。我们通过实验验证强传输通过一个很大程度上失配的通道和均匀的相位分布，独立的通道长度。我们的研究结果打开了有趣的途径，实现极端的声学参数，并在相关的应用程序，如超声成像，声纳技术和声音传输中实现。
2018-12-18 physics.class-ph
Zero refractive index in space-time acoustic metamaterials
对人工结构材料的新的科学研究和实验已经将波操纵展示到了极致。其中，零折射率超材料以其独特的波操纵特性和应用潜力成为波物理研究的前沿。值得注意的是，在这种奇异的材料中，时间谐波场具有无限的波长，并且在其相位分布中不表现出任何空间变化。这种独特的特征可以通过迫使狄拉克锥到布里渊区（点）的中心来实现，正如以前预测和实验证明的那样，在时不变的超材料中，通过三种不同模式之间的偶然简并。在这篇文章中，我们提出了一种不同的方法，使真正的锥形色散与两倍的简并，并产生零指数的属性。我们打破了时间反演对称性，并利用时空调制方案来演示具有零折射率的时间Floquet声学超材料。这种行为，预测使用频闪分析，证实了全波有限元模拟。我们的研究结果建立了时空超材料作为一种新的可重构平台波控制的相关性。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.class-ph
Asymmetric frequency conversion with acoustic non-Hermitian space-time varying metamaterial
时空调制超材料在参量放大、频率转换和非互易传输等方面有着极其丰富的应用。然而，时空调制的实验实现是非常不平凡的，阻碍了许多有趣的物理，从理论上预测到实验证明。在这里，基于所提出的具有软件定义的脉冲响应的虚拟化超材料，我们通过允许材料增益和损耗在时域中进行量身定制和平衡，实验实现了用于高效和非对称频率转换的非厄米时空变化超材料。在频率变换应用中，时空变化能力和非厄米性的结合使得我们可以通过增益-损耗平衡来减小主带，同时提高边带变换的效率。此外，我们的软件定义的超材料的方法是灵活的，以实现与设计能力的声学系统中的量子干涉的模拟。在不同原子之间施加额外的调制相位延迟允许控制这种干涉以在频率转换中获得非对称放大。
2020-09-27 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Formation of Local Resonance Band Gaps in Finite Acoustic Metamaterials: A Closed-form Transfer Function Model
本文的目的是利用传递函数来理解局部共振声学超材料中带隙的形成。确定了一个递归的方法，为任何数量的串联布置的局部谐振质量的质量单元，推导出一个封闭的形式的传递函数的表达式。端到端传递函数的分析有助于确定有限超材料中带隙形成的基本机制。该机制包括（a）位于各个局部谐振器的固有频率处的重复复共轭零点，（b）位于带隙侧面的两个极点的存在，以及（c）带隙中极点的不存在。的有限单元动力学分析相比，无限长的超材料的布洛赫波分析，以确认的理论极限的带隙估计的传递函数建模。该分析还解释了带隙如何随着超材料链中单元数量的增加而演变，并强调了响应如何根据沿超材料长度选择的传感位置而变化。建议的传递函数方法来计算和评估带隙的局部谐振结构提供了一个框架，利用控制技术来修改和调整带隙的有限的超材料实现。
2017-07-06 cond-mat.other math.OC physics.class-ph
Retrieving Effective Acoustic Impedance and Refractive Index for Size Mismatch Samples
Northeastern University（东北大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Alabama（阿拉巴马大学）
针对声学超材料与阻抗管尺寸不匹配时的有效属性提取难题，提出将其建模为管道内双层超材料问题、通过求解8个线性方程计算的解析方法，数值验证误差低于1%，为不同尺寸声学超材料有效属性分析提供高效途径。
2021-12-26 cs.SD eess.AS physics.class-ph
Wave propagation in one-dimensional nonlinear acoustic metamaterials
波在非线性声学超材料中的传播与在传统的线性声学超材料中的传播有着本质的不同。在这篇文章中，我们考虑了两个一维NAM系统，分别具有一个双原子和一个四原子Meta晶胞。我们研究了波的衰减、能带结构和分叉，以证明新的非线性效应，它可以显着扩展弹性波抑制的带宽，并导致非线性波现象。结合谐波平均法、延拓算法和李雅普诺夫指数研究了系统的频率响应、非线性模态、周期解的分岔和混沌。研究了系统的非线性共振现象，分析了阻尼对系统超混沌吸引子的影响。此外，在低能和高能轨道之间还发现了一种“量子”行为。这为进一步理解和应用NAMs提供了重要的理论基础。
2017-03-16 nlin.CD nlin.PS physics.class-ph
Acoustic Multifunctional Logic Gates and Amplifier based on Passive Parity-Time Symmetry
声学模拟计算和信号处理具有重要的意义，但由于其功能单一、结构复杂，使得声学计算器件的实现具有挑战性。在本文中，声学多功能器件，它可以门或放大声波，而不诉诸改变频率和结构，使用被动声宇称时间（PT）对称的超材料，理论和实验实现。超材料由五个无损耗周期性分布介质构成，这些介质被调制以实现无源PT对称性。在PT对称相位破缺的相干完全吸收体（CPA）-发射体点处，通过调节两束入射光的相位差和幅值差，在一个系统中实现了逻辑门（AND、OR、XOR和NOT）和小信号放大器。该研究为PT对称性与声学超材料的结合提供了一条新的途径，在声学调制和声学多功能器件方面具有巨大的应用潜力。
2019-12-02 cs.ET physics.class-ph
Transformational acoustic metamaterials based on pressure gradients
我们应用均匀化过程的声速势波方程。对不同实例的研究表明，对于相同的基本声学参数，所得到的有效性质不同于均匀化压力波方程的有效性质。仔细的分析表明，一组给定的非齐次参数代表一个完全不同的物理系统，这取决于所考虑的方程。我们的研究结果揭示了一种不同的方式，通过静态压力的梯度定制声学特性。与基于等压复合材料的标准超流体相比，这种替代的超流体适合于通过速度势方程设计的转换装置的实现。这包括运动背景中的声学系统或由一般时空变换引起的声学系统。作为一个例子，我们设计了一个能够掩盖声速势的装置。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
Machine-learning techniques for the optimal design of acoustic metamaterials
IMT School for Advanced Studies（IMT高等研究院）；University of Genoa（热那亚大学）
近年来，越来越多的研究致力于分析周期性声学超材料的传输和色散特性，其特征在于存在局部谐振器。在这种情况下，特别注意已支付的振幅和中心频率的优化内的Floquet-Bloch频谱的声学超材料的手性或反手性微结构的特征的选定的停止和通带。这种研究的新功能的应用，预计在智能可调谐机械滤波器和定向波导的最佳参数设计。本文讨论了低频带隙的振幅最大化，提出了适当的数值技术来解决相关的优化问题。具体而言，径向基函数网络和准蒙特卡罗方法的插值的目标函数的优化问题的可行性和有效性进行了讨论，并提出了它们的数值应用到一个特定的声学超材料与四手性微结构。讨论的动机是理论上的高计算工作量经常需要一个精确的评估所产生的带隙优化问题的目标函数，当迭代算法用于其近似解。通过用应用机器学习技术构造的合适的替代目标函数替换这些函数，可以用较小的计算工作量获得性能良好的次优解。数值结果表明，所提出的方法的有效潜力。目前的研究方向，涉及使用额外的机器学习技术。
2019-08-28 cs.LG physics.class-ph physics.comp-ph
Temporal Effective Medium for Programmable Acoustic Metamaterials with Multiple Resonances
本文将有效介质理论推广到具有多重共振的时间调制声学超材料，推导出共振强度与频率调制下的显式平均规则，为可编程非厄米声学器件设计提供统一框架。
2025-05-09 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Demonstration of a 3rd order hierarchy of higher order topological states in a three-dimensional acoustic metamaterial
在过去的几年中，经典波系已经构成了模拟复杂量子现象的极好平台。这种方法在光子学和声学中的拓扑现象的研究中取得了丰硕的成果：从陈氏绝缘体的手征边缘态和拓扑绝缘体的螺旋边缘态到准周期系统和合成维系统的高维拓扑态。最近，一类新的拓扑状态局域在一个D维系统的一个以上的维度，称为高阶拓扑（HOT）的状态，已被报道，提供了一个更通用的平台，以限制和控制经典的辐射和机械运动。然而，由于HOT态的实验研究迄今为止仅限于二维（2D）系统，三阶和更高阶的状态已经逃避实验观察。因此，研究高维经典系统为模拟高阶拓扑绝缘体和探索二阶以上的HOT态提供了机会。在这封信中，我们设计并实验研究了一种三维声学超材料，该材料支持三阶（0D）拓扑角状态，以及相同拓扑带隙内的二阶（1D）边缘状态，从而在三维中建立了完整的HOT状态层次结构，在相同的拓扑带隙内稳健地共存。超材料是在一个多功能的增材制造平台上实现的，该平台可以实现超原子和超分子的快速原型制作，这些超原子和超分子可以被卡在一起以形成具有复杂几何形状的3D超材料。组装的3D拓扑超材料表示由相互连接的分子制成的烧绿石晶格的声学模拟物，并且显示出拓扑体极化，导致出现定位在所有三维或二维中的拓扑HOT状态。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
Acoustic meta-atom with maximum Willis coupling
声学超材料是一种具有奇异声学特性的结构，在声束控制、聚焦、阻抗匹配、吸收和隔离等方面具有广阔的应用前景。最近的工作表明，许多声学超材料的效率可以通过控制一个称为威利斯耦合的附加参数来提高，威利斯耦合类似于电磁超材料中的双各向异性。理论上已经证明声学元原子中威利斯耦合的幅度有一个上限，但是达到这个极限的可行性还没有实验研究。在这里，我们引入了一个元原子与威利斯耦合密切接近这个理论极限，这是更简单，更不容易热粘性损失比以前报道的结构。我们进行二维实验来测量强威利斯耦合，支持数值计算。我们的元原子几何形状很容易建模分析，使威利斯耦合的强度和它的峰值频率很容易控制。再加上其易于制造，这将有助于设计未来的高效声学设备。
2018-12-05 physics.app-ph physics.class-ph
Space-coiling metamaterials with double negativity and conical dispersion
超材料是一种有效的均匀材料，表现出非凡的色散。负折射率超材料、零折射率超材料和极端各向异性超材料只是几个例子。代替使用可能引起不期望的吸收的局部谐振元件，存在巨大的努力来寻求替代路线以获得这些不寻常的性质。在这里，我们通过实验证明了一种替代方法，通过简单地用卷曲通道卷起空间来构建具有极端色散的超材料。这种几何方法的优点在于，在实现负折射率或零折射率时，波长与晶格常数之间的比率容易调节。它允许我们第一次构建具有锥形色散的声学超材料，从而清楚地展示了具有空气传播声音的声学超材料的负折射。在同样的原理下，我们还设计并实现了一种微波双负超材料。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Acoustic response in a a one-dimensional layered pseudo-Hermitian metamaterial containing defects
利用传输矩阵方法，研究了含缺陷的多层超材料系统对垂直或斜入射声平面波的响应。传输响应由具有振荡行为的通带组成，通带由带隙分隔，并且覆盖宽的频率范围。层中增益和损耗的存在导致对称性破缺和重入相的出现。在一般情况下，包含缺陷的系统将显示更一般的性质，伪厄米性（PH），其中$\mathcal{PT}$系统是子集。在PH对称阶段，可以发现通过反转宇称$\mathcal{P}$实现的反射单向响应，但该响应有时会偏离简单散射理论的预测，该理论要求与传输相关的伪么正性关系和反射的两个方向保持不变。反转奇偶性，反转PH对称范围内的空间非对称系统中的时间算子$\mathcal{T}$，可以导致不同的传输：通带与阻带。由于稳定的PH对称通带传输振荡的区域发生在宽的光谱范围内，因此在诸如层厚度的系统参数中存在很大的灵活性，用于导致期望的单向特性。此外，我们发现，虽然缺陷一般会导致在所有频率下PH对称性的接近或完全丧失，但它们可以被利用来产生高度灵敏的响应，使此类系统成为传感器应用的良好候选者。
2018-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Broadband solid cloak for underwater acoustics
由于在水中无法获得高度各向异性的密度，变换理论在水声学中的应用一直是一项具有挑战性的任务。一种可能的策略是利用各向异性模量而不是密度，但尚未得到实验证明。我们提出了一个环形的水下声学斗篷设计从特定的梯度固体微结构。几何形状定制的微结构通过基本上抑制的剪切波来模仿具有高度各向异性模量的元流体。在所设计的二维水下波导系统中进行了瞬态波实验，实验结果表明该隐身衣在9-15 kHz的宽带频率范围内对封闭目标具有良好的隐身性能。这一发现为利用结构化各向异性模量元流体控制水下声学铺平了道路。
2017-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Complex Doppler effect in left-handed metamaterials
研究了一维运动源系统中的多普勒频移。数值模拟结果证实了理论研究结果，在简单的超材料模型中的光和声波传播，显示了反向移位和多个频率模式的存在。这些波的性质进行了讨论。吸收的现象的影响进行了概述。
2014-11-21 physics.class-ph physics.comp-ph physics.optics
