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利用声子晶体共振腔设计定向声源 邱春印，刘正猷 武汉大学物理科学与技术学院, 430072 E-mail ：zyliu@ 摘 要：本文利用具有面缺陷的声子晶体的共振缺陷态，通过把声源放置在二维声子晶体共 振腔内，设计了一种高方向性的定向声源，其半角宽小于 6度。紧接着我们分析了一些影响 声源定向性的因素。靠调节腔体的间隔，这种定向声源的频率能够被扩展到完全带隙内的任 意频率。 关键词：声子晶体 共振腔 定向声源 1. 引言 近年来有些文献已经展示了利用光子晶体来调节光源的辐射状态，从而获得高的方向性 [1-4] ，然而，据我们所了解，现今在声学物理中还没有报导过相应的进展。在类似的应用中， 定向声源(DAS)和定向光源一样非常重要。通常地，基于光子晶体有两种方式来获得高方向 [1-2] 性的光源：一种是利用光子晶体带边态 ，另一种是利用光子晶体共振腔结构产生的共振 [3-4] 缺陷态 。尽管它们具有较大的区别，但它们的共同点就是都具有高的态密度。这里我们 利用后者的方式来设计定向声源。我们预测这种定向声源具有广泛的应用，例如作为声学探 测设备或者声学集成设备。 2. 基于二维声子晶体共振腔的定向声源 2.1 二维声子晶体共振腔 1.0 t n e i 0.8 c i f f e o 0.6 c n o i 0.4 s s i m s 0.2 n a r T 0.0 0.600 0.602 0.604 0.606 0.608 0.610 Normalized frequency 图 1 共振腔结构的透射谱，其中实线和虚线各自代表文中的对称和非对称结构 - 1 - y Front crystal Source x Back crystal 图 2 声子晶体共振腔结构示意图。 这里我们采用的声子晶体组成于钢圆柱方形地排列于水基体中，填充率为0.465，由该 体系我们可以得到从频率0.52到0.