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(物理高校 科学技能处)

脚下,声学轨道角动量的引进必须依附具备螺旋分布先导相位的积极性声源技能,或应用传播路线在角度方向呈螺旋形状的新鲜布局。不过,第一种原理必要多量单独设计的换能器和杂乱的电路调节,带给的高开销和复杂性限定了其在实际中的应用。依据第三种原理所设计的布局则装有宏大的体量和螺旋形的几何布局,且难以达到平整的表面形状。怎么着运用小条件、平面状的简短构造来相当的慢发生声学轨道角动量,是三个亟待消除的主要科学难点。

这项职业提出一种引进声学轨道角动量的全新机制,通过在厚度远小于波(yú bō卡塔尔(قطر‎长的非螺旋状平面声学共振体中发出沿角度方向分布的等效声波矢量,将声学共振转变为声学轨道角动量,并在试验中爆发了拓扑阶数m=1的贝塞尔型声学涡旋场。这一设计思路富有极大的灵活性,能够通过调度声学共振体的几何参数对声学轨道角动量的拓扑阶数进行准确调控。基于这种新原理设计的声学共振布局具备超越95%的高能量透射率、超薄的布局尺度及完全平整和非螺旋状的几何构造,並且其资料选拔司空眼惯,构造轻巧,十分大降低了兼顾与筹备的难度。此商讨成果为运用微型化、集成化的声学布局发生自便拓扑阶数的声学轨道角动量提供了重大支撑,开发了声学角动量产生与操控的新路线,具有普及的接纳前途。

图1:基于声学共振引进轨道角动量的规律暗指图

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图2:拓扑阶数m=1的贝塞尔型声涡旋场仿真结果

在声学及光学领域中,涡旋场的崭露锋芒特征表现为沿角度方向螺旋布满的相位,以致对称宗旨处的零场强,其所带领的金科玉律角动量(Orbital
angular momentum,
OAMState of Qatar常常用拓扑阶数m来表征。近来对声涡旋场的研究获得了大量的关切,由于所引导声学轨道角动量在重重天地有习感觉常的运用,包罗对粒子的非接触操控等,因此探讨声涡旋场的产生与操控机理具备重大的准确意义与应用价值。

近些日子,我校物理大学声学切磋所、人工微构造科学与本领联合修正为主程建春教师和梁彬教师在声学轨道角动量操控诉方面包车型地铁钻研收获突破,
最新斟酌成果以“Convert Acoustic Resonances to Orbital Angular Momentum”
为题公布在二〇一六年十1一月二二十五日的Physical Review
Letters上[PhysRevLett.117.034301
]。该职业与肯Taki高校奥斯汀分校的张黎昆学士及法兰西JeanLamour研讨所的李勇博士合营,杂文第一我为博士生江雪,南大是率先笔者单位。该专门的学问第一次提出使用声学共振引进声轨道角动量的新机理,并应用基于该机理创设的人工器件在思谋和尝试上得逞地发出了拓扑阶数m=1的贝塞尔型声学涡旋场,显示了其效能高、尺寸小、设计制备轻便、外形平整且不含有螺旋构造等重大特色。

图3:实验样本照片及实验度量结果

该工作得到科技(science and technologyState of Qatar部首要研商安插、国家自然科学基金以致南大登峰人才安排的支撑。

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