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《复合法布里-珀罗共振声学结构实现亚波长超声聚焦的研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、复合法布里-珀罗共振声学结构实现亚波长超声聚焦的研究*资助项目：国家自然科学基金资助项目(11374155，11174141,11104140，11204144)和江苏省自然科学基金(BK2012226)邱媛媛1，林洲2, 章东2**通讯作者：dzhang@nju.edu.cn1.南通大学电子信息学院,南通，江苏，2260192.近代声学教育部重点实验室，南京大学,南京，江苏，210093摘要提出一种多通道的声学结构，实现超声平面波的亚波长聚焦。该声学结构由整数倍长度的亚波长孔径组成，所有的通道同时产生法布里-珀罗共振，含有亚波长信息的倏逝波与结构中的透射共振模式耦合放大，实现亚波长聚焦；
2、进一步在结构表面添加凹槽，延拓结构表面的周期性，可提高特定频率处的透射增益和亚波长聚焦分辨率。研究结果表明该结构能够在宽频带实现亚波长聚焦，增加传输增益。该结构在医学超声成像主及治疗具有潜在的应用价值。关键词亚波长聚焦法布里-珀罗共振倏逝波放大,PACS:43.35+y,43.80+pUltrasonicsub-wavelengthfocusingachievedbymultipleFabry-PerotresonanceQIUYuanyuan1,LINZhou2,ZHANGDong21．Departmentofelectronicinformation,NantongUniversity
3、,Nantong2260192.KeyLaboratoryofModernAcoustics(NanjingUniversity),MinistryofEducation,SchoolofPhysics,NanjingUniversity,Nanjing210093AbstractAmulti-branchstructureisproposedtoconvergeultrasonicplanewavestoafocusatsub-wavelengthscale.Thestructureisdesignedtobeconstitutedwithintegrallengthofaperture
4、s,whichallowstheFabry-Perot(FP)tobeexhibitedinallaperturessimultaneously,thenthegeneratedevanescentwavescontainingsub-wavelengthdetailareamplifiedeffectivelyandthesub-wavelengthfocusingisachieved.Furthermore,additionofsurfaceperiodicisdemonstratedtoimprovethetransmissiongainandfocusingresolutionat
5、certainfrequency.Thedesignedstructurecanachievesub-wavelengthfocusinginawidefrequencyrangewithenhancedtransmissiongain.Thisworkwillhavepotentialapplicationsintheultrasoundimagingandtreatment.Keywords:Sub-wavelengthfocusing,Fabry-Perotresonance,EvanescentwavesamplificationPACS:43.35+y,43.80+p引言声成像技
6、术在无损检测、医学超声、海底三维勘测等方面有着广泛的应用。然而由于衍射效应的存在，声成像分辨率受到衍射极限的限制无法突破半波长的成像理论极限。Pendry在理论上提出了一种能够打破衍射极限实现亚波长成像的超透镜[1]。此后亚波长成像的研究取得了实质性突破，人们首先设计出了基于人工超材料的超透镜，实现了光学系统的亚波长成像[2-4]。在声学领域，学者们也通过激发声子晶体表面波[5]、周期结构的导波模式[6]等方式实现声波的亚波长成像[5-7]。穿孔板因其独特的声学性质和在隔声中的巨大潜力，一直是声学研究的热点[8-9]。近年来面阵列穿孔板[10]和线阵列穿孔板结构[11]被证明能够实现声亚波
7、长成像。传统声学中不能突破衍射极限是由于包含亚波长信息的倏逝波在离开物体表面后幅值随着距离指数衰减，无法传播到远场。而阵列穿孔板结构能够在孔径结构内激发法布里-珀罗（Fabry-Perot,FP）共振，在FP共振的条件下含有亚波长信息的倏逝波场与透射共振模式强烈耦合，从而能够在远场得到亚波长像[12-15]。然而这种方式所获得的声能量低，在超声治疗应用中受到限制。Lin等提出一种无量纲的多通道结构实现平面波的亚波长聚焦[
