基于悬臂谐振器的声子晶体双频拓扑波导研究

摘要

近年来,拓扑声子晶体的研究受到了广泛的关注.然而,由于结构尺寸和质量等因素的限制,低频范围内的拓扑波导的实现较为困难,而多频拓扑波导的研究更具挑战.本文基于谷霍尔原理提出了一种内嵌悬臂梁谐振器的新型声子晶体,通过打破空间反演对称解除狄拉克点的简并,实现了带隙的打开和双频拓扑波导.结果表明,随着悬臂梁长度差异的增大,两个带隙的宽度可分别增至28 Hz和72 Hz.在此基础上,通过设计具有不同单胞的超胞结构和排列方式,可获得多种波导路径,如直角型和“+”型等.此外,弹性波也可在弯折后结构中沿不同单胞的边界传播.当弯折角度从20°增至40°时,波局域范围逐渐减小.本文的研究成果可为低频波导器件的设计提供新途径.

关键词

拓扑声子晶体 / 谷霍尔效应 / 能带结构 / 波导