超音速时空调制介质中弹性波的非互易参数放大

时空调制弹性介质，其材料性质在空间和时间上均发生变化，作为实现弹性波非互易传播的有前景策略已引起广泛关注。迄今为止，大多数研究聚焦于亚音速调制系统，其中调制波的相速度低于导引弹性波的速度。相比之下，超音速调制下的波传播尚未被充分探索，相关的非互易现象仍是一个开放挑战。本工作中，我们研究了弹性纵波在受其弹性性质超音速调制的空间有界介质中的动态响应。我们表明，超音速调制在色散图中产生了以消失波数为特征的方向性波数带隙。基于模式耦合理论的理论框架揭示了超音速调制如何在空间界面处的波传输和反射中调控振幅调制和频率转换。这导致了此前在有界弹性介质中未报道过的非互易参数放大和频率转换现象。值得注意的是，所观测到的参数放大并非由波数的虚部驱动，而是源于空间界面处反向传播的Floquet-Bloch模式之间的干涉。数值模拟证实了理论预测，并展示了非互易放大和频率转换效应。我们的发现为设计具有信号处理、能量放大和频率转换等先进功能的非互易弹性波器件铺平了道路。