邱媛媛1林洲2章东2.DOC

复合法布里-珀罗共振声学结构实现亚波长超声聚焦的研究* 邱媛媛1，林洲2,　章东2** 1. 南通大学 摘要 提出一种多通道的声学声学生步可高究加构在医学超声成像主法布里-珀罗共振 倏逝波放大, PACS: 43.35 +y, 43.80 +p  Ultrasonic sub-wavelength focusing achieved by multiple Fabry-Perot resonance QIU Yuanyuan1, LIN Zhou2, ZHANG Dong2 1．Department of electronic information, Nantong University, Nantong 226019 2. Key Laboratory of Modern Acoustics (Nanjing University), Ministry of Education, School of Physics, Nanjing University, Nanjing 210093 Abstract A multi-branch structure is proposed to converge ultrasonic plane waves to a focus at sub-wavelength scale. The structure is designed to be constituted with integral length of apertures, which allows the Fabry-Perot (FP) to be exhibited in all apertures simultaneously, then the generated evanescent waves containing sub-wavelength detail are amplified effectively and the sub-wavelength focusing is achieved. Furthermore, addition of surface periodic is demonstrated to improve the transmission gain and focusing resolution at certain frequency. The designed structure can achieve sub-wavelength focusing in a wide frequency range with enhanced transmission gain. This work will have potential applications in the ultrasound imaging and treatment. Keywords: Sub-wavelength focusing, Fabry-Perot resonance, Evanescent waves amplification PACS: 43.35 +y, 43.80 +p 引言 声成像技术在无损检测、医学超声、海底三维勘测等方面有着广泛的应用。然而由于衍射效应的存在，声成像分辨率受到衍射极限的限制无法突破半波长的成像理论极限。Pendry在理论上提出了一种能够打破衍射极限实现亚波长成像的超透镜[1]。此后亚波长成像的研究取得了实质性突破，人们首先设计出了基于人工超材料的超透镜，实现了光学系统的亚波长成像[2-4]。在声学领域，学者们也来含法Fabry-Perot , FP）共振，在FP共振的条件下含有亚波长信息的倏逝波场与透射共振模式强烈耦合，从而能够在远场得到得声治疗提出种无量纲的多通结构面波的亚波长聚焦。基础上，研了超声频的声用于超治超声治疗中在的法 （1） 其中a是孔径的宽度，是入射声波在孔径中的波长。根据式(1)的描述，声透射能量会随着波长单调变化。然而在EAT现象中，透射率谱会出现若干的透射峰。目前基本都认为EAT现象是由表面衍射波和孔径中的FP共振导致的。 FP共振是一种局域共振机制，利用孔径开口处的阻抗失配在孔径内形成驻波模式，在透射频谱上显现为一个透射峰。在亚波长结构中对应的FP共振条件可写为 [15]： （2） 式中n有究表明出在况下 本文设计了如图1c所示的多通道的结构。该结构由三种不同长度的孔径（CF，AA`EF，BB`DF）组成，通过几何弯曲到同一个出口F处。为了能够在不同长度的孔径中能够同时显现FP共振，孔径的长度分别被设计为最短长度（CF）的整数倍。即在孔径CF中出现一阶FP共振时，在BB`DF和AA`EF中会