本研究論文題為《基於可調諧超表面的聲學渦旋濾波器》,發表於期刊 [期刊名稱待補充]。本文介紹了一種基於雙層可調諧超表面的聲學渦旋濾波器 (AVF),該濾波器可以選擇性地濾除攜帶不同軌道角動量 (OAM) 的入射多路複用渦旋。
聲波是遠距離水下通訊的唯一選擇,但傳統聲學通訊通道的容量受限於低工作頻率和低速度。近年來,攜帶軌道角動量 (OAM) 的渦旋波束作為一種新的自由度,為解決聲學通訊帶寬問題帶來了希望。然而,除了產生聲學 OAM 外,對 OAM 的後續操控也至關重要,特別是 OAM 濾波技術,它可以濾除無用通道並按需選擇性地提取特定通道。
該 AVF 由上層聲學超表面 (UAM) 和下層聲學超表面 (LAM) 組成,通過機械旋轉 UAM 可以調節其內稟拓撲電荷 (ITC)。根據聲渦旋衍射定律,當不同拓撲電荷的 OAM 波束垂直入射到 AVF 上時,ITC 的選擇會顯著影響其傳輸特性,從而實現 OAM 濾波功能。
研究人員通過理論分析和數值模擬,驗證了該 AVF 可以通過簡單地調整 UAM 的旋轉角度來選擇性地濾除具有兩個相反拓撲電荷的入射多路複用渦旋波束。此外,他們還通過仿真和實驗驗證了該 AVF 可以實現非對稱渦旋波束傳輸,並在 160 Hz 的頻寬內實現了超過 3 dB 的傳輸損耗對比度。
本研究提出了一種基於雙層可調諧超表面的聲學渦旋濾波器,為按需提取和濾除聲學多路複用渦旋提供了一種有效方法。該 AVF 可通過簡單的機械旋轉實現對特定拓撲電荷聲渦旋的選擇性濾波和非對稱傳輸,在基於 OAM 的水下聲學通訊中具有潛在應用價值。
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