超越无源界的声学Willis超材料

声学双各向异性（亦称Willis参数）通过在本构关系中提供动量与时变的非传统耦合，拓展了声学领域。与电磁学有着共同基础，声学双各向异性的实现使得在与适当设计的逆体模量和质量密度相配合下，对声波进行奇异调控成为可能。尽管对整个本构参数的控制确立了引人入胜的理论与实际应用，但能够实现独立且精确设计的极化率的Willis超材料尚待开发，以克服当前最大Willis界限制以及超材料无源性固有的非互易性。在此，通过扩展最近提出的虚拟化超材料概念，我们提出突破无源与互易极限的声学Willis超材料，同时实现对全部本构参数具有设计频率响应的解耦控制。通过基于宇称对称性为每个极化响应建立基卷积核，我们在实验中展示了超越无源介质极限的双各向异性。此外，基于借助数字卷积进行频率色散逆向设计的理念，还展示了纯非互易介质以及具有宽带平坦响应Willis耦合的介质。我们的方法提供了在因果条件内可获取的所有可能的独立可编程极端本构参数与频率色散可调性，并为 realizing 声学超材料的全部能力提供了灵活平台。