具有超分辨成像的宽带双曲弹性超材料的拓扑优化
经典物理
2018-11-09 v1
摘要
双曲超材料是亚波长尺度上具有强各向异性的人工复合材料，能够极大拓宽波传播操控的工程可行性。然而，受限于经验结构拓扑，先前报道的双曲弹性超材料存在频带相对较窄、可调工作亚波长尺度不灵活以及难以进一步改善成像分辨率的局限性。在此，我们基于有效介质理论，开发了一种通过拓扑优化对 HEMMs 进行逆向设计的方法。我们成功设计了支持多极共振的二维宽带 HEMMs，并在理论上证明了它们对纵波的深亚波长成像。在不同的预设亚波长尺度下，优化后的 HEMMs 表现出宽带负有效质量密度。此外，得益于倏逝波的极大增强，在超低频下优化的 HEMM 可以产生超高成像分辨率（~{\lambda}/64），代表了弹性超材料领域的记录。所提出的计算方法可以容易地扩展用于设计其他波对应的超材料。本研究可能为探索基于未揭示共振的 HEMMs 提供一种新颖的设计方法，并为超声成像和一般生物医学应用提供有用的指导。
引用
@article{arxiv.1703.03298,
title = {Topology optimization of broadband hyperbolic elastic metamaterials with super-resolution imaging},
author = {Hao-Wen Dong and Sheng-Dong Zhao and Yue-Sheng Wang and Chuanzeng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.03298},
year = {2018}
}
备注
23 pages, 13 figures