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單向“聲聚焦”和“聲透明”簡析
閱讀：405 發(fā)布時間：2019-8-27
單向“聲聚焦”和“聲透明”簡析
“宇稱-時間”對稱性（Parity-Time symmetry）的概念來源于量子力學(xué)，可以看作是經(jīng)典量子力學(xué)理論在復(fù)數(shù)域的推廣。對于一個與外界無能量交換的保守系統(tǒng)而言，其哈密頓量在厄米共軛下具有不變性，則稱這類哈密頓量是厄米的。厄米性確保了量子系統(tǒng)的本征值為實數(shù)（可觀測量）且滿足幾率守恒；而對于一個非厄米的開放系統(tǒng)，通常認(rèn)為能量的流入與流出必然伴隨著復(fù)數(shù)本征值的出現(xiàn)。
這種超構(gòu)材料晶體由周期性交替放置的凹槽狀和微孔狀超構(gòu)材料組成，二者分別用于構(gòu)造無源宇稱時間對稱勢場所要求的空間折射率實調(diào)制和虛調(diào)制，因此能夠在由宇稱時間對稱相到破缺相的奇異點附近（實調(diào)制幅度等于虛調(diào)制幅度）向入射波提供固定大小的非配對波矢，從而形成單向無反射的現(xiàn)象。
更為重要的是，聲學(xué)系統(tǒng)允許該非配對波矢在二維空間中的靈活調(diào)控。這是在實驗上實現(xiàn)的具有二維空間分布的無源聲學(xué)宇稱時間對稱系統(tǒng)。
該工作不僅確認(rèn)了無源聲學(xué)系統(tǒng)作為一個良好實驗平臺在研究宇稱時間對稱性物理問題方面的可行性，而且展現(xiàn)了在高維空間中自由調(diào)控單向波矢所能實現(xiàn)的*聲波操控方式。
單向反射聲聚焦現(xiàn)象在一定寬度的頻帶上（高于布拉格共振頻率）都能夠觀察到，這來源于不同頻率在不同位置（圖3a中的星形標(biāo)志）形成的方向性波矢匹配。測量得到的干涉條紋（圖3b）很好的驗證了這一點。同時，不同頻率形成的焦點位置位于一個較小的區(qū)域內(nèi)（圖3c和圖3d），清晰地展示了單向聚焦效應(yīng)對有一定帶寬的入射波同樣有效。
原文引自“兩江科技評論”微信公眾號。