[发明专利]一种声子晶体及声学设备

说明书

本发明公开了一种声子晶体，包括若干以相同方向排列的单胞，单胞包括第一晶格、第二晶格、第一散射体和第二散射体；在第一晶格内设置有对声波的传播速度包含正虚部的第一散射体，在第二晶格内设置有对声波的传播速度包含负虚部的第二散射体，声波以在单个单胞内依次经过第一晶格、第二晶格或者依次经过第二晶格、第一晶格的方向传播入声子晶体中。因此本发明声子晶体，其声学参数引入了虚部，单胞中排列的晶格对声波的传播速度具有非对称性，同一频率声波从晶体左侧入射和从晶体右侧入射表现的声学效应不一致，能够拓展声子晶体的研究范围以及应用范围。本发明还公开一种包括上述声子晶体的声学设备。

技术领域

本发明涉及声学器件技术领域，特别是涉及一种声子晶体。本发明还涉及一种声学设备。

背景技术

PT对称即宇称-时间对称，在声学领域，PT对称是指弹性波函数在宇称变换和时间反演变换下仍具有对称性。其中，宇称变换(Parity)即空间反演变换，函数在宇称变换下具有对称性，可表示为函数在算符作用下，有函数在时间反演变换(Time)下满足对称性，可表示为函数在算符作用下，有i→-i。函数若满足PT对称则U(x)＝U^*(-x)，可见对于弹性波函数若满足PT对称，需要拓展虚部。

现有技术中，针对声子晶体的研究主要在声学参数实部领域展开，比如，研究声子晶体的能带结构，研究其存在的禁带或者缺陷带以引导声波在晶体中的传播。这类研究中使用的声子晶体，声波从声子晶体左侧入射和从声子晶体右侧入射表现出的声学特性是一致的。

鉴于此，为了利用声波的PT对称性，为了拓展声子晶体的研究范围以及应用范围，将声子晶体的研究拓展到声学参数虚部领域，是当前声学领域研究的一个研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种声子晶体，其声学参数引入了虚部，同一频率声波从晶体左侧入射和从晶体右侧入射表现的声学效应不一致，有助于拓展声子晶体的研究范围以及应用范围。本发明还提供一种声学设备。

为实现上述目的，本发明提供一种声子晶体，包括若干以相同方向排列的单胞，所述单胞包括第一晶格、第二晶格、第一散射体和第二散射体；

在所述第一晶格内设置有对声波的传播速度包含正虚部的所述第一散射体，在所述第二晶格内设置有对声波的传播速度包含负虚部的所述第二散射体，声波以在单个单胞内依次经过所述第一晶格、所述第二晶格或者依次经过所述第二晶格、所述第一晶格的方向传播入所述声子晶体中。

可选的，所述第一晶格内基体与所述第二晶格内基体相同，所述第一散射体对声波的传播速度与所述第一晶格内基体对声波的传播速度的差值小于预设值，所述第二散射体对声波的传播速度与所述第二晶格内基体对声波的传播速度的差值小于预设值。

可选的，所述第一散射体为与反馈电路系统连接的软性材质，所述第二散射体为与反馈电路系统连接的软性材质，所述反馈电路系统根据反馈的软性材质对声波振幅的损耗情况或者增益情况，控制软性材质对声波振幅的损耗系数或者增益系数。

可选的，所述第一散射体为软橡胶，所述第二散射体为软橡胶。

可选的，所述第一散射体对声波的传播速度为c₁＝(1550+387.5i)m/s，所述第二散射体对声波的传播速度为c₂＝(1550-387.5i)m/s。

可选的，所述第一晶格以水为基体，所述第二晶格以水为基体。

可选的，所述第一散射体的形状为柱体，竖向设置在所述第一晶格内，所述第二散射体的形状为柱体，竖向设置在所述第二晶格内，声波以从所述声子晶体一侧正入射到所述声子晶体。

可选的，所述第一散射体的形状为圆柱体，竖向设置在所述第一晶格内，所述第二散射体的形状为圆柱体，竖向设置在所述第二晶格内，声波以从所述声子晶体一侧正入射到所述声子晶体。