基于相位调控阻抗匹配超表面的远程水声到空气窃听

高效地从空气中远程接收水下声音是声学中一个长期存在的挑战，其受制于水-空气界面处巨大的阻抗失配。在此，我们提出并通过实验演示了一种利用相位调控阻抗匹配超表面实现远程高效水声到空气窃听的技术。通过精心设计超薄机械刚性边界，我们使水-空气界面在声学上透明，同时能够对透射波前进行调控，从而有效控制在远处空中传感器的等效空间位置，使其能以高信噪比测量水下信号，如同被放置于物理水下声源附近。这种对水下声音的空中窃听在实验中得到了演示，在8 kHz处测得灵敏度提升超过38 dB。我们进一步展示了轨道角动量复用通信和水下声学通信的应用前景。我们的超表面为通信与传感开辟了新途径，并可推广至纳米光学与射频领域。