非對稱反饋揚聲器的寬帶非互易聲散射

近年來，人們在對聲學超材料進行了深入研究，同時也對非互易系統的開發做了大量工作。提出的系統之一是基于聲子晶體與非線性介質的結合。在過去的十年中也涌現出許多其他系統，其中大多數依賴于使用非線性效應來打破聲學系統的固有相互作用。雖然研究人員在開發具有眾多潛在應用的非互易聲學系統方面做出了巨大努力，但要實現高效的非對稱傳輸且具備簡單、小型化（亞波長）和寬帶等特點仍然具有挑戰性。聲學傳感器或聲學介質的主動控制和調諧是實現非互易傳播的另一種可能方式。目前由有源反饋或電分流器控制的動圈揚聲器制成的系統已經用于聲學超材料的設計，如時空對稱系統、可重構聲學諧振器或通過無序實現傳輸的系統。

近日，法國勒芒大學聲學實驗室的G. Penelet和Y. Aurégan研究團隊展示了一個聲學系統，它能夠在較寬的頻率范圍內實現不對稱傳輸。該系統的基本元件是一個沿管道軸線放置的動圈揚聲器，以及一個嵌裝在揚聲器前側的麥克風。揚聲器既是一個質量彈簧振蕩器，可以通過它反射和傳輸入射波，又是一個由麥克風通過反饋回路控制的聲音再發射器。結果表明，由此產生的兩個端口的互易性被破壞，并可用于設計寬帶非對稱波發射機。實驗結果表明，存在一個從300 -1500 Hz的頻帶，實現了在正向上幾乎的傳輸，而在反向上實現微弱（即約10%）的傳輸。由于這種高效緊湊的非互易散射體的寬帶特性，它對入射脈沖的響應也展現出作為聲阱的強大應用能力。相關研究成果發表在《Physical Review Applied》上。

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https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.064012