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声单向操控研究进展

梁彬 袁樱 程建春

声单向操控研究进展

梁彬, 袁樱, 程建春
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  • 电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生, 在整个人类社会中引起了科技的深刻变革. 声波是一种具有非常悠久的研究历史的经典波, 却始终被认为仅具有对称的传播形式. 若能制造出可像电子二极管控制电流般实现声波单向导通的声学器件, 显然将对整个声学研究领域产生重大影响, 具有重要的科学意义及应用价值. 第一个基于非线性媒质与声子晶体的声二极管利用非线性突破声学互易原理的局限, 首次实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应. 针对非线性系统转换效率低下的固有缺陷, 在线性体系内围绕声单向传播这个重要科学问题开展了一系列理论和实验研究, 设计与制备了多种具有特殊结构和性能的线性声学单向结构, 在器件的效率、带宽及尺寸方面产生了突破. 在声二极管研究的基础上, 第一个可以像电子三极管操控电流般对声流进行操控与放大的声三极管理论模型也被提出. 本文介绍了声单向传播这一新兴且富有蓬勃生机的研究领域中的主要进展.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB327803, 2012CB921504)和国家自然科学基金(批准号: 11174138, 11174139, 11222442, 81127901, 11274168)资助的课题.
    [1]

    Li B, Wang L, Casati G 2004 Phys. Rev. Lett. 93 184301

    [2]

    Chang C W, Okawa D, Majumdar A, Zettl A 2006 Science 314 1121

    [3]

    Kobayashi W, Teraoka Y, Terasaki I 2009 Appl. Phys. Lett. 95 171905

    [4]

    Nesterenko V F, Daraio C, Herbold E B, Jin S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 158702

    [5]

    Liang B, Yuan B, Cheng J C 2009 Phys. Rev. Lett. 103 104301

    [6]

    Liang B, Guo X S, Tu J, Zhang D, Cheng J C 2010 Nature Mater. 9 989

    [7]

    Boechler N, Theocharis G, Daraio C 2011 Nature Mater. 10 665

    [8]

    Kan W W, Liang B, Zhu X F, Zou X Y, Yang J, Cheng J C 2013 J. Appl. Phys. 114 134508

    [9]

    Zhu X F, Zou X Y, Liang B, Cheng J C 2010 J. Appl. Phys. 108 124909

    [10]

    Li X F, Ni X J, Feng L, Lu M H, He C, Chen Y F 2011 Phys. Rev. Lett. 106 084301

    [11]

    Li Y, Tu J, Liang B, Guo X S, Zhang D, Cheng J C 2012 J. Appl. Phys. 112 064504

    [12]

    Yuan B, Liang B, Tao J C, Zou X Y, Cheng J C 2012 Appl. Phys. Lett. 101 043503

    [13]

    Li R Q, Liang B, Li Y, Kan W W, Zou X Y, Cheng J C 2012 Appl. Phys. Lett. 101 263502

    [14]

    Li Y, Liang B, Gu Z M, Zou X Y, Cheng J C 2013 Appl. Phys. Lett. 103 053505

    [15]

    Zou X Y, Liang B, Yuan Y, Zhu X F, Cheng J C 2013 J. Appl. Phys. 114 164504

    [16]

    Li C H, Ke M Z, Ye Y T, Xu S J, Qiu C Y, Liu Z Y 2014 Appl. Phys. Lett. 105 023511

    [17]

    Jia H, Ke M Z, Li C H, Qiu C Y, Liu Z Y 2013 Appl. Phys. Lett. 102 153508

    [18]

    Danworaphong S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 201910

    [19]

    Yuan B, Liang B, Tao J C, Zou X Y, Cheng J C 2012 Appl. Phys. Lett. 101 043503

    [20]

    Li B W 2010 Nature Mater. 9 962

    [21]

    Liang B, Kan W W, Zou X Y, Yin L L, Cheng J C 2014 Appl. Phys. Lett. 105 083510

  • [1]

    Li B, Wang L, Casati G 2004 Phys. Rev. Lett. 93 184301

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    Kobayashi W, Teraoka Y, Terasaki I 2009 Appl. Phys. Lett. 95 171905

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    Nesterenko V F, Daraio C, Herbold E B, Jin S 2005 Phys. Rev. Lett. 95 158702

    [5]

    Liang B, Yuan B, Cheng J C 2009 Phys. Rev. Lett. 103 104301

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-09
  • 修回日期:  2015-01-28
  • 刊出日期:  2015-05-05

声单向操控研究进展

  • 1. 南京大学物理学院, 近代声学教育部重点实验室, 南京 210093;
  • 2. 江苏理工学院数理学院, 常州 213001
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB327803, 2012CB921504)和国家自然科学基金(批准号: 11174138, 11174139, 11222442, 81127901, 11274168)资助的课题.

摘要: 电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生, 在整个人类社会中引起了科技的深刻变革. 声波是一种具有非常悠久的研究历史的经典波, 却始终被认为仅具有对称的传播形式. 若能制造出可像电子二极管控制电流般实现声波单向导通的声学器件, 显然将对整个声学研究领域产生重大影响, 具有重要的科学意义及应用价值. 第一个基于非线性媒质与声子晶体的声二极管利用非线性突破声学互易原理的局限, 首次实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应. 针对非线性系统转换效率低下的固有缺陷, 在线性体系内围绕声单向传播这个重要科学问题开展了一系列理论和实验研究, 设计与制备了多种具有特殊结构和性能的线性声学单向结构, 在器件的效率、带宽及尺寸方面产生了突破. 在声二极管研究的基础上, 第一个可以像电子三极管操控电流般对声流进行操控与放大的声三极管理论模型也被提出. 本文介绍了声单向传播这一新兴且富有蓬勃生机的研究领域中的主要进展.

English Abstract

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