超表面是近几年新提出的概念,因为具有亚波长的厚度,一经提出就受到了广泛的关注,很快就成为了热点研究课题。类比光学超表面提出的声学超表面,在声学超材料领域也成为了重要的方向。本文首先研究了阻抗匹配型声学超表面对声波的多种调控方式,解释了声学超表面相位排布对声波调控的影响,并模拟了超表面调控声波的几种应用,比如,异常反射和折射现象、负反射、负折射、行波转化为表面波等。接着,设计了一种新型的基于赫姆赫兹共振腔结构的透射型声学超表面,并模拟验证了有效的调控声波的性能,列举了几个潜在的应用和特点,比如一种声波透射隔离器、超声贝塞尔波束发生器、异常透射和聚焦的频率展宽效应等。此外,根据涡旋波的拓扑荷数与一个环路中相位分布的关系,利用阻抗匹配型声学超表面空间相位的排布,仿真实现了对涡旋声波拓扑荷数的控制。最后,在涡旋波中引入相位缺陷,得到了缺陷波,有望在粒子控制方面发挥作用。以上研究结果对基于声学超表面的器件设计有一定的参考价值。声学超表面的一个主要特点是亚波长厚度,以此为基础的声学器件很容易往小型化、集成化方向发展,其主要特色还包括可以通过精细设计相位的排布,来实现对声波的任意调控。小型化的优势和任意调控声波的能力,是超表面的核心价值所在。