2020年全国声学大会物理声学分论坛介绍

(来源:中国声学学会)

2020年全国声学大会将于11月在上海召开。会议主办单位:中国声学学会。承办单位:复旦大学工程与应用技术研究院、同济大学物理科学与工程学院、华东理工大学机械与动力工程学院。

分论坛内容将分期介绍。

物理声学分论坛

报告人:梁彬(南京大学)

基于人工结构的声学轨道角动量操控及其应用

报告摘要:近年来对于具有螺旋状波阵面的声涡旋场的研究受到了大量的关注。涡旋波束携带的声轨道角动量(Orbital angular momentum, OAM)开辟了新的声波操控自由度，具有重要的科学意义与应用价值，例如通过向物体传递力矩实现远程旋转操控等。与基于复杂相控阵阵列的有源方法及使用螺旋状结构的无源方法相比，近年来出现的人工结构的新奇声学特性，为声学OAM的产生和操控提供了新的机制。本报告将简要讨论基于声人工结构的OAM的产生与操控研究进展，并介绍本课题组在对三维及二维声学体系高效、无源地引入OAM的主要工作，并探讨OAM在开拓新的声通信自由度、实现高容量声学通信方面的应用。

报告人:程营(南京大学)

基于声学人工结构的低频

声吸收体研究

报告摘要:噪声污染已成为当今世界最重要的环境问题之一，严重影响了人们的正常工作与生活。如何有效调控具备超强穿透能力的大波长低频噪声长期以来都是颇具挑战性的声学难题。然而，经典吸声理论与技术大多受传统吸声材料本身声学性质瓶颈的限制，例如传统的多孔吸声材料因受线性响应理论所限而导致低频吸声效率很低，需要很厚重的材料才能获得对低频声的有效吸收。通过引入特殊设计的声学人工结构可打破这种瓶颈并产生传统材料所不具备的特异吸声性能，进而超出经典吸声理论的限制，为在声学技术领域形成创新应用提供新途径。在此报告中，我们将聚焦所在团队近期利用具有亚波长厚度的声学人工结构材料获得低频声波在介质中能量密度大幅提升和高效耗散的新方法，以及所制备的一系列新原理声学功能性器件。包括如何利用临界耦合理论构建单频带完美吸声体和多频带近完美吸声体;利用耦合模式理论构建超稀疏的亚波长完美声吸收体，并设计多频带完美吸收体和宽带近完美吸收体;基于弱失谐的传统亥姆霍兹共振器对构建非对称吸声体和对称近完美吸收体;探索应用于有关实际声场调控系统，并对该领域中的一些难题和挑战进行讨论。

报告人:卢明辉(南京大学)

光/声子晶体中高阶拓扑相

和拓扑材料的研究

报告摘要:近年来，拓扑相变和拓扑材料成为凝聚态物理研究的热点。在拓扑材料中，电子的输运具有背散射抑制，无耗散和自旋动量锁定等特征，使得其在自旋电子学、低功耗器件以及量子信息等领域存在巨大的应用潜力。最近，研究人员发现了一类新型的拓扑相:高阶拓扑相。区别于d维拓扑态具有d维的体态及d-1维的边界态，高阶拓扑相中的d维n阶拓扑态不仅支持d-1维边界态而且支持更低维度(低至d-n维)的拓扑缺陷态。这一特殊现象突破了传统的体边对应的理论，是凝聚态领域中拓扑研究的新发展。

在这一报告中，我将介绍我们组以光子晶体、声子晶体等超构材料为平台，在高阶拓扑相领域的一些工作。主要包括以下几个方面:1. 首次利用全介质在实验上实现了二维高阶拓扑光子晶体，为实现低维度拓扑边界态提供物理机制;2. 在空气声系统中首次观测到不同空间维度上的拓扑相变，并利用多维度的拓扑相和拓扑相变实现了二阶拓扑绝缘体，揭示了高阶拓扑相形成的新机制;3. 设计和构造了三维声学高阶拓扑绝缘体，其同时支持具有拓扑鲁棒性的二维界面态、一维棱态以及零维角态，可为实现拓扑材料集成化提供潜在指导。

报告人:李勇(同济大学)

非厄米声学超构表面

报告摘要:声学超构表面是由声学功能基元按照特定序列构成的超薄平面结构，由于其对声波的灵活调控能力，在声场调控及噪声控制等领域具有重要的应用前景。在声学超构表面器件小型化的道路上，声学损耗不可忽略，甚至可能严重破坏器件功能。本次报告将结合课题组近年来的研究成果，系统阐述损耗在超构表面调控声场方面的独特作用。主要内容包括:1、充分利用超构表面相位调制和周期调制对基元损耗的不同响应机制，实现了声能量的非对称透射传输。2、构建了二通道非厄米声学超构表面，通过调节基元损耗达到非厄米系统的奇异点，实现了非对称声反射镜。该系列工作表明，调控基元损耗可为声波操控提供全新的自由度，有助于探索新的声学现象，研发新原理声功能器件。

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