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姜永远教授课题组在《Physical Review Applied》发表声学超材料最新研究成果
发布单位:大象视颇丨dxb44k        浏览次数:10        发布时间:2022年07月19日


日前,姜永远教授课题组在物理学权威国际期刊Physical Review Applied》发表题为“Functional Acoustic Metamaterial Using Shortcut to Adiabatic Passage in Acoustic Waveguide Couplers”的研究论文,哈尔滨工业大学(威海)吴金雷老师与姜永远教授为本论文的通信作者,论文第一作者为2020级博士研究生唐帅。该研究受到国家自然科学基金,山东省自然科学基金的资助。DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.014038

作为一种人工功能结构,超构材料的研究和发展使得光/声波的任意调控成为可能。对于声波而言,利用声子晶体的能带特性或声学超表面的相位梯度设计可以实现丰富的波前整形。不同于传统声学超构材料的设计范式,量子技术在声学系统中的引入会带来全新的波前调控机制,并为多种功能声学器件的设计提供新方式。


绝热捷径通道STAP)作为一种用于加速绝热量子态转移的技术,在量子光学和集成光学中得到了广泛的探索和应用。课题组创新性地这一技术引入声学领域,设计并实现了紧凑声学耦合器和功能性超构材料。课题组发现,通过调控声学三波导系统中的空间耦合强度可以实现遵循三能级量子系统中布居转移过程的声学三波导耦合器。由于暗态的存在,在中间波导内部引入损耗会使波导耦合器具有理想的单向声波能量转移特性。不仅如此,通过在声学三波导系统中类比和实现量子计算中的阿达马变换,可以得到具有宽带响应的单向模式转换器,继而根据广义斯捏尔定律实现具有单向分束功能的声学超构材料。该研究成果既为绝热捷径等量子技术的研究成果提供了重要补充,又为功能性声学超构材料的设计带来了新思路,在经典波束整形和量子技术之间构架了一条互通的桥梁。

近年来,课题组已在利用量子技术助力声学超构材料设计方面取得了诸多进展,包括非绝热和乐量子变换在声学系统中的实现和验证,利用反向部分受激拉曼绝热过程构建双功能声学超构材料等,论文信息如下:

1. JinLei Wu§, Shuai Tang§, Yan Wang, XiaoSai Wang, JinXuan Han, Cheng Lü, Jie Song*, Shilei Su*, Yan Xia, and Yongyuan Jiang*. Unidirectional acoustic metamaterials based on nonadiabatic holonomic quantum transformations. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 65, 220311 (2022).

2. Shuai Tang, Jin-Lei Wu*, Cheng Lü, Xiaosai Wang, Jie Song, and Yongyuan Jiang*. Acoustic wavelength-selected metamaterials designed by reversed fractional stimulated Raman adiabatic passage. Physical Review B, 105, 104107 (2022).

3. Shuai Tang, Jin-Lei Wu*, Cheng Lü, Jie Song, and Yongyuan Jiang*. Functional acoustic metamaterial using shortcut to adiabatic passage in acoustic waveguide couplers. Physical Review Applied, 18 014038 (2022).





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