[发明专利]一种可调式亚波长声成像超透镜

说明书

本发明公开了一种可调式亚波长声成像超透镜，包括提供支撑作用的上层支撑部件和下层支撑部件、提供伸缩可调与传导声波作用的粗管和细管，其中粗管和细管的一端分别按各自对应尺寸固定在上层支撑部件和下层支撑部件中，整体组合形成可调式亚波长声成像超透镜。本发明除了连续可调超透镜的工作频率外，还可以通过改变支撑结构中孔的阵列周期和管的直径来调整其成像性能，包括成像物体的结构尺寸、成像分辨率等。本发明整体结构制作简单，材料获取容易，且成像效果较好。综上，这种可调式亚波长声成像超透镜相比传统固定式声成像透镜，工作频率得到有效拓宽，可广泛应用于各类亚波长尺寸成像领域中。

技术领域

本发明属于声学器件领域，具体涉及一种可调式亚波长声成像超透镜。

背景技术

声聚焦和成像被广泛应用于日常生活中所用的产品、医疗器械、工业生产和检测等方面，因此在波动物理领域具有极其重要的地位。最初声学器件大都是类比光学器件开发的，然而，虽然声波与光波在某些方面具有类似的特性，但也有很多区别。近些年来，人们开始利用不同于传统天然材料的声学超材料结构来实现对声波的调制与处理，实现了很多优异的声学性能。声聚焦和成像技术一直是声学研究领域的热点话题，是很多基于声学的设备和仪器应用中的关键。声学超结构的提出，为通过亚波长尺寸的结构实现声聚焦和超清成像提供了可能。声学超结构具有亚波长尺寸特性，因此，可以实现亚波长聚焦和超分辨成像。其在超声检测、水下目标探测、超声医学诊断和治疗等具有重要的潜在应用参考价值。

以往提出的声成像超透镜虽然能实现亚波长成像功能，但由于孔洞结构厚度固定，只能在单一频率下工作。一旦结构设计出来后，工作频率就固定了。而事实上，大多数声成像应用的目标频率往往是变化的，故由于结构限制，传统的声成像透镜应用范围受限。因此，需要在声成像透镜的设计中，引入可调设计，以实现在较宽频带范围内工作频率可调的亚波长声学成像效果。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的被动超结构亚波长声成像超透镜的不足，提供一种可调式亚波长声成像超透镜，用于在一定工作频率范围内实现连续可调地亚波长声学成像。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种可调式亚波长声成像超透镜，包括提供支撑作用的上层支撑部件和下层支撑部件、提供伸缩可调与传导声波作用的粗管和细管，其中粗管和细管的一端分别按各自对应尺寸固定在上层支撑部件和下层支撑部件中，整体组合形成可调式亚波长声成像超透镜。

本发明进一步的改进在于，该超透镜在设定的工作频率范围内通过粗管、细管和支撑部件之间的相对位置能够实现工作频率可调的亚波长尺寸声学成像。

本发明进一步的改进在于，通过上层支撑部件、下层支撑部件、粗管和细管形成的孔洞结构腔体，使携带物体细节信息的倏逝波与该结构发生FP共振，减少倏逝波的衰减，从而得到被检测物体的细节信息。

本发明进一步的改进在于，通过粗管和细管相互嵌套，实现可伸缩功能，整体固定于上层支撑部件和下层支撑部件中，形成一种整体厚度可调的声成像超透镜。

本发明进一步的改进在于，在使用过程中，可根据不同的工作频率需求，调整该超透镜的厚度，实现在不同工作频率下连续可调地完成声学成像。

本发明进一步的改进在于，通过选择设定尺寸参数的上层支撑部件和下层支撑部件中孔洞的阵列周期与粗管和细管的内径，使得该可调式亚波长声成像超透镜在其工作频率范围内能够实现良好的亚波长尺寸结构成像性能。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、通过调整两种不同内径尺寸管相互嵌套的长度，可以改变该超透镜成像的工作频率；

2、当降低超透镜的整体厚度时，可以提高工作频率，而增加超透镜的厚度时，可以降低工作频率；

3、通过改变管的内径与支撑结构中孔洞的阵列周期，可以改变该超透镜的成像性能；