纳米机械结构中声子透射的鲁棒建模

声学声子的透射是介观极限下纳米机械器件设计与性能中的一个重要因素。功率透射系数 T 的解析表达式仅存在于由薄板弹性理论描述的低频（准静态）极限，以及定义良好的弹性波导几何中。我们比较了两种基于有限元计算的数值技术，以确定任意声子散射结构下 T 的频率依赖性。两种方法都考虑了声学模式向声学模与光学模的转换。其中一种方法确定复值反射波的相位与振幅，并通过菲涅耳方程关联到透射；另一种则直接计算透射机械功率的大小。通过考虑矩形弹性梁中突变异面处的透射——介观器件物理中一个众所周知的重要问题——证明了这些方法的数值鲁棒性。所呈现的模拟扩展了突变异面处声学声子透射的标准结果，并在长波极限下与薄板弹性理论的解析预测吻合良好。更一般地，所开发的数值方法为计算纳米机械谐振器中通过模式转换的能量损失及任意介观结构中的热传递提供了有效工具。