基于坐标变换的新型电磁/声波器件研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javajava2010
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近年来,随着坐标变换理论的产生和发展,人们设计出不同的电磁波/声波调控器件,比如隐身器件、聚焦器件和旋转器件等。坐标变换为实现对电磁波与声波的控制提供了新的思路,但是所设计的电磁/声波器件往往具有非常复杂的参数要求,需要通过设计相应的异向介质结构来进行实现。
  然而,最初的坐标变换采用非均匀的变换方式,因而导致所设计的器件参数也是非均匀的,并且往往包含极值点,即使利用异向介质也难以实现。例如,利用传统非均匀变换设计的电磁隐身器件需要其电磁参数在0至无穷大的范围内连续变化。而且全极化波工作下的电磁隐身器件需提供6个电磁参数响应,难以实际制备;此外,一些新型声学器件的参数也面临非均匀连续变换的等效密度值,且在器件内部某些位置密度会出现极值点,大大增加器件的制备难度。
  针对上述问题,本文基于均匀坐标变换方法对新型电磁/声波器件在波的传播路径和能量控制等方面进行了应用研究,提出了几种均匀参数、无奇异值点的新型电磁波/声波器件,取得的主要创新成果如下:
  1、基于均匀坐标变换方法,提出并设计了横向磁场极化波下的单向全参数电磁隐身器件,克服了新型电磁隐身器件参数非均匀性和奇异值点的问题;进一步针对全极化波下器件参数分量较多、难以实现的问题,提出横向磁场极化下的隐身器件设计方案,降低参数复杂程度;通过设计异向介质结构,设计实现了横向磁场极化波下单向全参数隐身器件,相较于横向电场极化波的单向隐身器件,具有更易于制备的优点。
  2、基于均匀坐标变换方法,提出并设计了几种新型声波器件:新型声学隐身衣、声学聚焦器件和声学旋转器件。将均匀变换方法应用于声学器件设计,实现了所需材料参数的均匀化,避免器件内部出现连续值与奇异值的问题。通过将整个空间分割成各个区域,分别进行均匀坐标变换,所设计的声学隐身衣可以对多个方向的入射波实现隐身;将隐身衣空间坐标变换方式逆向应用,进一步设计了声学聚焦器件,并拓展至声学旋转器件,实现了对声波传播路径及传播能量的调控。
  本文的相关工作已发表于SCI期刊IEEEAccess上。
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