[發明專利]一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關

在審

• 申請號: 202110902932.5
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113724679A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 朱建;陳琛;陳天寧;王小鵬;丁偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G10K11/168
• 分類號: G10K11/168
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于：包括聲拓撲絕緣體和聲學雜質(3)；

所述聲拓撲絕緣體由聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)和聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)組成，聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)為聲拓撲絕緣體的上半部分，聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)為聲拓撲絕緣體的下半部分，聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)和聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)的交界面為聲拓撲絕緣體的邊界(6)；聲學雜質(3)設置在聲拓撲絕緣體的邊界(6)上。

2.根據權利要求1所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，所述聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)和聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)均由若干晶胞層組成，若干晶胞層由若干晶胞(4)排列組成；聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)的晶胞(4)和聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)的晶胞(4)具有不同的谷陳數。

3.根據權利要求2所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，所述晶胞(4)均由截面為具有C3對稱性的散射體(5)組成，晶胞(4)的二維截面為正六邊形；相鄰晶胞(4)的中心距為晶格常數a；所述散射體(5)轉角為α，聲拓撲絕緣體Ⅰ(1)的散射體(5)的轉角α＝30°，聲拓撲絕緣體Ⅱ(2)的散射體(5)的轉角α＝-30°。

4.根據權利要求3所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，聲學雜質(3)替換了聲拓撲絕緣體的邊界(6)上的一個散射體(5)。

5.根據權利要求3所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，晶格常數a＝50mm；所述散射體(5)的截面的腳長為l＝0.32a，散射體(5)的跨距為t＝0.16a，散射體(5)的中心圓半徑為r＝0.14a。

6.根據權利要求3所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，晶格常數a＝50mm；聲學雜質(3)的截面的腳長l₁＝0.47a,聲學雜質(3)跨距t₁＝0.188a，聲學雜質(3)中心圓半徑r₁＝0.14a。

7.根據權利要求3所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，所述散射體(5)及聲學雜質(3)均由3D打印的光敏樹脂材料制成。

8.根據權利要求1所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，所述聲學雜質(3)為截面具有C4對稱性的結構，其轉角為θ。

9.根據權利要求1所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，對于聲拓撲絕緣體的邊界(6)模態的激發為使用高斯波束法向入射到聲拓撲絕緣體的邊界(6)上。

10.根據權利要求1所述的一種可調控拓撲聲傳輸的聲學開關，其特征在于，所述聲學雜質(3)具有兩種狀態：

當轉角θ＝0°時，對應于ON狀態，此時特定頻段內的聲波沿聲拓撲絕緣體的邊界(6)進行受拓撲保護的邊界態傳輸；當轉角θ＝45°時，對應于OFF狀態，此時特定頻段內的聲波無法沿聲拓撲絕緣體的邊界(6)傳輸。