用于无散射异常反射与折射的声学超表面

鉴于许多重要应用，利用称为超表面的薄平面器件操控声波前已被广泛研究。反射和折射超表面是利用广义反射定律和斯涅尔定律设计的，这些定律表明超表面的局部相移为波提供额外动量，从而允许对反射或透射波进行任意控制。然而，正如最近对电磁对应物所显示的那样，基于广义反射和折射定律的传统超表面在功率效率方面存在重要缺陷。本工作提出了一种用于异常反射和透射的声学超表面的新综合方法，克服了传统设计的基本限制，允许对声能流进行完全控制。结果表明，为确保完美性能，反射和透射场景需要不同的机制。用于异常反射的超表面需要非局域响应，其允许沿超表面进行能量通道传输。另一方面，对于异常透射波的完美操控，需要局域且非对称的响应。这些结论通过适当的表面阻抗模型进行解释，这些模型用于寻找每种场景中完美超表面的可能物理实现。我们希望声学超表面设计的这一进展不仅为完美异常反射和透射，而且为实现更复杂的功能（如聚焦、自弯曲或涡旋生成）开辟新途径。