Acoustic Vortex Filter Based on Tunable Metasurfaces
本研究提出一种由上下层声学超表面构成的可调谐声学涡旋滤波器,通过旋转上层超表面调谐本征拓扑电荷,可选择性透过特定轨道角动量的涡旋波束,还可用于非对称声波传输,提升了声学轨道角动量的调控能力。
2024-10-10 physics.app-ph
Acoustic Metagrating Circulators: Nonreciprocal, Robust, and Tunable Manipulation with Unitary Efficiency
非互易信号操作对于各种声学应用是高度期望的,其中可以实现对不期望的反向散射的保护,使得以全双工模式处理发送和接收信号。在这里,我们提出了实现一类非互易循环器的基础上,简单的结构声学metagratings,其中只包括几个固体圆柱和一个稳定的流体流动与低速。这些创新的metagrates智能设计通过衍射分析的线性势流方程和遗传算法为基础的优化过程。通过全波数值模拟证明了循环器所需端口之间的单一反射效率,确认了在宽范围的流速大小和轮廓上的声学信号的非互易性和鲁棒性循环。我们的设计提供了一个可行的程度的可调谐性,包括从互易性切换到非互易性操作和反转的环行器的旋向性,提出了一个方便,但有效的方法,实现非互易声学器件的波长厚metagrates。它可以在各种场景中找到应用,包括水下通信,能量收集和声学传感。
2021-04-18 physics.app-ph
Reflected continuously tunable acoustic metasurface with rotatable space coiling-up structure
在本文中,我们提出了一个连续可调声学超表面组成的相同的各向异性谐振单元,每个单元包含一个刚性基座和一个可旋转的包含空间盘绕结构。超颖表面可以通过调节包裹体的旋转角度来控制反射相位。理论分析表明,夹杂物中的偶阶驻波模可以引起偏振相关相变。利用可旋转包体,设计了一种可调谐的声地毯隐身装置,该装置可在较宽的入射角范围内工作。当入射波来自不同方向时,可以通过排列夹杂的旋转角度来达到隐身效果。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling acoustic waves using magnetoelastic Fano resonances
提出并分析了一类用于模拟信号处理的节能磁弹性器件。信号由横向声波携带,而偏置磁场控制它们从磁弹性板的散射。通过调谐偏置场,可以改变传播的声波与磁模式杂交的谐振频率,从而控制声波的透射和反射系数。散射系数表现出Breit-Wigner/Fano共振行为,类似于原子和核物理中的非弹性散射。采用斜入射的几何结构,可以有效地提高磁弹性耦合的强度,从而抵消由于吉尔伯特阻尼的磁损耗。我们应用我们的理论来讨论潜在的好处和现实系统中的问题,并提出进一步的路线,以提高所提出的设备的性能。
2020-05-04 physics.app-ph
Non-singular and singular flat bands in tunable acoustic metamaterials
本研究设计并数值演示了二维薄板声学超材料,通过调节张力与弯曲刚度之比及利用晶格几何,实现了非奇异与奇异两类可调平带,并验证了受拓扑保护的鲁棒边界模式,为可调经典系统中的平带物理及声操控建立了框架。
2022-11-11 physics.app-ph
Self-biased SAW Magnetic Field Sensors Based on Angle Dependent Magneto-acoustic Coupling
声表面波(SAW)传感器是一种将磁致伸缩层与巨ΔE/ΔG效应相结合的磁场传感技术。然而,几乎所有的SAW磁场传感器都需要偏置场以获得高灵敏度。此外,磁声耦合的真实性质仍然是理解和设计这类器件的主要挑战。本文考虑偶极-偶极相互作用的重要作用,建立了一个考虑ΔE/ΔG效应的动态磁弹性模型。该模型也被实施到有限元软件中,以计算多个制造的传感器的谐振频率响应,其中声波矢量和感生的单轴磁各向异性之间具有不同的直角。实测结果与模拟结果吻合良好。在零偏场条件下,优化后的器件具有630.4kHz/Oe的谐振频率灵敏度。此外,沿不同方向的RFS测量验证了其矢量感知能力。
2022-06-04 physics.app-ph
Thermally Tunable Surface Acoustic Wave Cavities
实验研究了在铌酸锂衬底上周期性排列金属条的声表面波谐振腔中声场的动态调谐。将直流电压施加到金属网格的端部会由于电阻加热而导致温度上升,这会将器件的频率响应改变高达0.3%,这可以用于控制通过结构的声学传输。的切换的时间尺度被证明是约200 ms。此外,我们还进行了有限元模拟的模型系统的透射谱表现出与实验数据一致的温度依赖性。这里所示的进步使容易,连续,动态控制,并可应用于各种基板。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A nonreciprocal and tunable active acoustic scatterer
本研究利用非对称电声反馈打破声散射互易性,通过调谐一对有源控制扬声器的反馈环路,在亚波长单装置中实现单向传输、42 dB隔离定向放大等多种奇异声效应,展现了非对称有源散射体的多功能性。
2024-12-11 physics.app-ph
Selective Actuation Enabled Multifunctional Magneto-mechanical Metamaterial for Programming Elastic Wave Propagation
提出选择性驱动策略,仅对特定单元胞施加磁场以实现非均匀变形,将多种弹性波调控功能集成于单一磁机械超材料设计,增强其可编程性。
2025-01-21 physics.app-ph
Magneto-Mechanical Metamaterials with Widely Tunable Mechanical Properties and Acoustic Bandgaps
机械超材料是一种结构化的人造材料,允许在自然界中观察不到的独特行为,使它们成为广泛应用的有希望的候选者。现有的超材料缺乏可调谐性,因为它们的特性在制造后只能在有限的程度上改变。在本文中,我们提出了一种新的磁机械超材料,允许通过变形模式分支的新概念的大的可调谐性。这种新型超材料的结构采用了使用硬磁软活性材料的非对称接头设计,该设计允许在相反方向的磁场下的两种不同的致动模式(弯曲和折叠)。随后施加机械力导致变形模式分支,其中超材料架构转变成两种明显不同的形状,这两种形状表现出非常不同的变形,并且能够实现诸如机械刚度和声学带隙之类的性质的极大可调性。此外,这种超材料设计可以与具有全局刚度可调性的磁性形状记忆聚合物结合,这进一步实现了声学行为的全局偏移。磁致动和机械致动的结合,以及形状记忆效应,为超材料的新范例注入了无与伦比的可调特性。
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multifunctional acoustic device based on phononic crystal with independently controlled asymmetric rotating rods
提出一种由电机独立控制120°扇形金属杆朝向的可重构水声子晶体,可实现反射/透射切换及梯度折射率调控,并用作透镜、分束器和波束转向器。
2023-04-19 physics.app-ph
A Wideband Tunable, Nonreciprocal Bandpass Filter Using Magnetostatic Surface Waves with Zero Static Power Consumption
本研究提出一种基于静磁表面波的微型带通滤波器,实现4-17.7 GHz连续调谐、>25 dB非互易性及零静态功耗,具有低插损和高线性度。
2025-10-22 physics.app-ph
Nonreciprocal surface acoustic wave propagation via magneto-rotation coupling
磁振子-声子相互作用的最基本形式之一是磁性材料的固有性质,即“磁弹性耦合”。这种特殊形式的相互作用是描述磁性材料及其应变相关应用的基础,其中应变引起内部磁场的变化。与磁弹耦合不同,40多年前,有人提出声表面波可以通过各向异性磁体中晶格的旋转运动来诱导表面磁振子。然而,这种磁振子-声子耦合机制的签名,称为磁旋转耦合,一直难以捉摸。在这里,我们报告的第一个观察和理论框架的磁旋转耦合在垂直各向异性超薄膜Ta/CoFeB(1.6 nm)/MgO,从而导致非互易声波衰减与前所未有的比率高达100 $\%$整流在理论预测的优化条件。我们的工作不仅从实验上证明了一条研究磁振子-声子耦合的新途径,而且证明了基于磁旋转耦合的应用的可行性。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Manually Tunable Ventilated Metamaterial Absorbers
对于大多数声学超材料,一旦它们被制造出来,它们的工作频率和功能就不能被调节,这是发展实际应用的内在障碍。克服这一限制的研究已成为声学超材料工程中的一个重要课题。虽然近二十年来随着超材料的发展,人们提出了一系列的方法,如电或磁控制,但大多数都只能在没有流体通道的情况下工作。已经提出了一些具有大传输损耗的超材料,但声音基本上被反射而不是吸收。在这里,为了克服这个固有的困难,我们提出了一种通风吸声器,可以在制造后在大范围内手动调谐。在通过复杂设计的滑块实现的调谐过程中,确保了高性能的吸收和通风。实验证明了可调谐通风吸声器,耦合损耗振荡器的有效模型可以用来理解其机制。该材料在各种需要频率调节的复杂管道系统中具有潜在的应用价值,也为今后主动可调通风声学超材料的发展奠定了基础。
2021-01-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Magneto-Acoustic Waves in antiferromagnetic CuMnAs excited by Surface Acoustic Waves
本文利用GaAs衬底上的表面声波施加动态应变,通过X射线磁线性二色性结合光发射电子显微镜成像,研究了反铁磁CuMnAs中的磁弹效应,观测到微米波长Néel矢量波和高达2.4度的自旋轴旋转,并发现波幅随温度降低而减小。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring Weak Turbulence of Phonon and Magnon Beams in Magneto-Acoustic Ultrathin Films
本研究针对超薄铁磁薄膜中的声子与磁振子束,基于弱波湍流原理建立理论模型,推导含非线性效应的波包络方程,解释磁声信号的角度依赖规律,为相关准粒子相互作用研究提供简化的预测工具。
2025-08-03 cond-mat.other physics.app-ph
Precise control of high-frequency ultrasounds in thin crystals for the development of tunable narrowband and directional gamma-ray sources
Institute of Plasma Physics and Lasers (IPPL), Hellenic Mediterranean University(希伦尼克地中海大学等离子体物理与激光研究所);Physical Acoustics and Optoacoustics Laboratory, Department of Music Technology and Acoustics, Hellenic Mediterranean University(希伦尼克地中海大学音乐技术与声学系物理声学与光声实验室)
通过精确控制高频超声波在薄晶体中的声场,开发可调窄带和定向伽马射线源,利用超相对论电荷粒子波动产生伽马辐射。
2025-12-22 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Harvesting magneto-acoustic waves using magnetic two-dimensional chromium telluride (CrTe3)
本研究合成了具有铁磁性的二维CrTe₃材料,制备出磁声纳米发电机MANG,实现了2.919 mC m⁻²的高表面电荷密度,可协同收集磁声振动能量,为柔性能量收集器件提供了新方案。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly Tunable Magnetic and Magnetotransport Properties of Exchange Coupled Ferromagnet/Antiferromagnet-based Heterostructures
具有零净磁化强度的反铁磁体(AFM)被认为是未来自旋电子器件中的有源元件。取决于AFM薄膜的临界厚度和测量温度,基于Mn的合金和基于过渡金属氧化物的AFM可以承载各种共存的有序、无序和受抑AFM相。这种共存相的交换耦合铁磁(FM)/AFM基异质结构可以导致不寻常的磁性和磁输运现象。在这里,我们整合化学无序AFM IrMn 3薄膜共存AFM相复杂的交换耦合MgO(001)/Ni 3Fe/IrMn 3/Ni 3Fe/CoO异质结构和研究的结构,磁性,磁输运性质在不同的磁场冷却状态。特别是,我们揭示了旋转的无序和可逆的AFM矩相对于不可逆的AFM矩的磁性和磁阻特性的交换耦合异质结构的相对取向的影响。我们进一步发现,具有热无序和可逆AFM顺序的AFM颗粒的持久性对于实现高度可调的磁性和多能级磁阻状态至关重要。我们预计,所介绍的方法和异质结构的架构可以利用在未来的自旋电子器件操纵的热无序和可逆的原子力显微镜在纳米级的秩序。
2021-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable THz Switch-Filter Based on Magneto-Plasmonic Graphene Nanodisk
我们提出并分析了一种多功能太赫兹器件,它可以作为一个可调谐开关和滤波器。该装置由一个圆形石墨烯纳米盘耦合到两个纳米带取向在$90^\circ$彼此。石墨烯元件被放置在介电衬底上。纳米盘被垂直于其平面的DC磁场磁化。该装置的物理原理是基于表面等离子体激元-极化激元波在石墨烯纳米带中的传播和纳米盘中偶极模式的激发。数值模拟表明,0.61 T的直流磁场提供传输(政权ON)的频率为5.33太赫兹与带宽12.7 $\%$和过滤的Q因子等于7.8。在中心频率处,插入损耗约为-2 dB,反射系数为-43 dB。通过将DC磁场切换到零值或通过将纳米盘的化学势切换到零(开/关比优于20 dB),可以实现状态OFF。通过化学势调谐的小中心频率在固定的DC磁场下是可能的。
2020-08-05 eess.SP physics.app-ph
Tunable Resonator Integrated Magnetometry
Northrop Grumman Mission Systems(诺斯罗普·格鲁曼任务系统);University of Connecticut(康涅狄格大学)
本文提出并实现了一种基于超导可调谐谐振器(tRes)的磁力计,结合LC电路速度和SQUID磁通灵敏度,在毫开尔文温度下实现高灵敏度快速磁测量。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Octave-Tunable Magnetostatic Wave YIG Resonators on a Chip
我们已经设计,制造和特点静磁波(MSW)谐振器的芯片上。该谐振器是通过在钆镓石榴石(GGG)衬底上构图单晶钇铁石榴石(YIG)薄膜制成的,并由环形电感换能器激励。我们通过开发YIG薄膜蚀刻工艺和在每个谐振器周围制造厚铝共面波导(CPW)电感器环来单独寻址和激励MSW,从而实现了这一技术突破。在4.77 GHz,0.68平方毫米的谐振器实现了品质因数Q > 5000与987 Oe的偏置场。我们还演示了YIG谐振器调谐由一个以上的倍频程从3.63到7.63 GHz通过施加面内外部磁场。在4 GHz以上,谐振器的品质因数测量值始终超过3000。微机械加工技术使多个单端口和双端口YIG谐振器的制造在同一芯片上,所有谐振器表现出倍频程可调谐性和高Q值。
2020-10-24 cond-mat.mes-hall eess.SP physics.app-ph