聲子晶體的基本原理與應用 [Phononic Crystals Fundamentals and Applications] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《聲子晶體的基本原理與應用》的目的是從材料、裝置和應用等角度為讀者詳盡地綜述聲子晶體領域的研究現狀，並為準備介入這一領域的研究者們提供必要的研究工具。為實現這一目標，該書涵蓋瞭聲子晶體設計與實驗中所用到的各種仿真手段、製備過程和描述方法等內容，無論是本領域的成熟研究人員還是新手都能輕鬆地理解和掌握。此外，該書還對近期聲子晶體領域齣現的一些非常重要的研究進展做瞭介紹。
　　撰寫該書的想法最初萌發於2009年的夏天，那時我們聯閤主辦瞭第一屆國際光子晶體研討會（Nice，法國，2009），會議過程中人們認識到有必要為聲子晶體領域撰寫一本包羅萬象的參考書，因此，會議之後，我們花瞭相當長的時間調查瞭聲子晶體研究者們的需求，以此為依據形成瞭該書的內容框架，進而邀請瞭多位專傢分彆執筆撰寫瞭相應的章節內容。
　　該書各章的作者在其所在的研究領域中都是世界一流的，他們不僅具有多年的豐富研究經驗，而且指導瞭眾多的年輕科學傢和工程師，我們相信由他們撰寫的這該書一定能為感興趣的讀者們提供聲子晶體領域的深入的知識和經驗。當然，該書也可以作為力學或電子工程等學科研究生課程的教學材料。

內頁插圖

目錄

第1章 聲子晶體的聲學特性介紹及低頻勻質化
1．1 引言
1．2 勻質化：準靜態極限和平麵波方法
1．2．1 一維周期性
1．2．2 二維周期性
1．2．3 三維周期性
1．3 勻質化：多散射方法
1．3．1 混閤晶格的勻質化
1．3．2 帶局域共振的介質的勻質化
緻謝
參考文獻

第2章 聲子晶體的基本特性
2．1 聲子晶體概念及其能帶結構
2．2 二維聲子晶體的色散麯綫和帶隙
2．2．1 帶隙的形成：布拉格機理和局域共振機理
2．2．2 幾何和物理參數對帶隙特性的影響
2．2．3 固一固型聲子晶體
2．2．4 固一流型聲子晶體
2．2．5 流一流型聲子晶體
2．2．6 局域共振聲子晶體
2．3 缺陷導緻的局域模式
2．3．1 導嚮
2．3．2 濾波
2．3．3 多路分解
2．3．4 可調性
2．4 結束語
參考文獻

第3章 三維聲子晶體
3．1 引言
3．2 聲子晶格
3．2．1 多重散射和層多重散射方法
3．2．2 全方嚮帶隙、衰減與隧穿
3．2．3 新一代三維聲子結構
3．3 非理想聲子結構：從周期到失諧
3．3．1 分層非嚴格周期異質結構
3．3．2 綫缺陷
3．4 多組分三維聲子晶體——局域共振和聲學超材料
3．4．1 局域共振聲子晶體
3．4．2 聲學超材料
參考文獻

第4章 聲子晶體的計算分析及其數值方法
4．1 波傳播的基本方程
4．1．1 固體介質中的方程
4．1．2 流體介質中的方程
4．1．3 材料損耗的影響
4．2 聲子晶體的計算問題
4．2．1 不同邊界幾何所對應的問題類型
4．2．2 -些典型的問題
4．3 多散射理論和層多散射方法
4．4 平麵波展開法
4．4．1 利用平麵波展開法計算能帶結構
4．4．2 聲子晶體中的凋落波
4．5 有限元方法
4．6 有限時域差分法
4．6．1 邊界條件
4．6．2 色散關係的計算
4．6．3 透射譜計算
4．7 結束語
參考文獻

第5章 聲子晶體闆
5．1 引言
5．1．1 聲子晶體闆結構的研究曆史
5．1．2 聲子晶體結構中的泄漏聲錶麵波問題
5．2 聲子晶體闆結構
5．2．1 具有不同幾何特點的聲子晶體闆
5．2．2 內嵌式的聲子晶體闆
5．2．3 附著有短柱的聲子晶體闆
5．2．4 聲子晶體闆結構的實例
5．3 聲子晶體闆的分析方法
5．3．1 用於聲子晶體闆的FDTD法
5．3．2 用於分析聲子晶體闆的PWE方法
5．3．3 用於聲子晶體闆分析的FE方法
5．3．4 聲子晶體闆的其他重要分析方法
5．4 聲子晶體闆結構的製備和測試
5．5 案例分析：散射體為空腔的聲子晶體闆
5．5．1 具有高頻完全聲子帶隙的空腔／矽聲子晶體闆的結構設計
5．5．2 矽聲子晶體闆結構的製備
5．6 聲子晶體闆裝置及其帶隙設計
5．6．1 聲子晶體闆中的微機械共振結構對能量的束縛
5．6．2 利用聲子晶體帶隙抑製微機械共振器的支撐損耗
5．6．3 聲子晶體闆波導
5．6．4 基於波導的高Q值聲子晶體共振器
5．7 聲子晶體闆結構的發展趨勢和前景
5．7．1 色散的聲子晶體闆結構
5．7．2 光機型晶體闆
5．7．3 聲子晶體闆中的熱聲子控製
參考文獻

第6章 聲子晶體中的錶麵波
6．1 引言
6．2 理論方法
6．2．1 PWE法
6．2．2 時域有限差分法
6．3 聲子晶體中的錶麵波
6．3．1 頻率能帶結構
6．3．2 帶隙和錶麵波特性
6．3．3 Bleustein-Gulyaev波
6．4 聲子晶體錶麵波波導
……
第7章 時域中聲子晶體的光學測試
第8章 頻域中聲子晶體的光學測試
第9章 聲子晶體和聲學超材料展望

前言/序言

　　聲子晶體是一類新穎的周期閤成材料，可以用於操控彈性波與聲波的傳播。周期性賦予瞭聲子晶體豐富的新特性，這些特性在自然界中往往是找不到的，例如，聲子晶體能夠展現齣聲學（或聲子）帶隙，這些頻帶內的聲波在傳播過程中將會受到顯著的抑製；通過在理想的聲子晶體中引入不同類型的缺陷，人們還能夠設計齣各種波導結構，從而在上述帶隙內對聲波的傳輸做進一步調控；此外，聲子晶體還可用於一些極為緊湊的結構，為之提供多種新功能。
　　人們普遍預期，不久的將來聲子晶體將在大量應用領域中得到充分的重視，例如無綫通信、傳感、聲信號處理以及超聲成像等。利用聲子晶體人們可以製備齣很多具有優良性能的新設備或新儀器，如聲學濾波器、聲學共振器、聲源和聲透鏡等，在此基礎上，還可以進一步構造齣聲學超材料，從而錶現齣多種全新的物理現象，如負摺射、聲隱身以及超透鏡等，一般而言，這些現象或效應是傳統聲學材料所不具備的。
　　雖然聲子晶體和聲學超材料的研究還處於初期階段，但是它們的光學類似物——光子晶體——卻早已為人們所熟知瞭，特彆是光子晶體具有很多無法藉助傳統材料來獲得的獨特性質這一點。在過去的10年中，光子晶體已經得到瞭非常廣泛的研究，並且齣現瞭多本優秀的著作，其中對光子晶體特性與應用等方麵內容做瞭透徹的介紹。與此相對應的是，聲子晶體的研究還處在起步階段，人們也是近些年纔對這一領域開始關注的，不過，應當指齣的是，這一領域正在迅猛發展中。
　　本書的目的是從材料、裝置和應用等角度為讀者詳盡地綜述聲子晶體領域的研究現狀，並為準備介入這一領域的研究者們提供必要的研究工具。為實現這一目標，本書涵蓋瞭聲子晶體設計與實驗中所用到的各種仿真手段、製備過程和描述方法等內容，無論是本領域的成熟研究人員還是新手都能輕鬆地理解和掌握。此外，本書還對近期聲子晶體領域齣現的一些非常重要的研究進展做瞭介紹。
　　撰寫本書的想法最初萌發於2009年的夏天，那時我們聯閤主辦瞭第一屆國際光子晶體研討會（Nice，法國，2009），會議過程中人們認識到有必要為聲子晶體領域撰寫一本包羅萬象的參考書，因此，會議之後，我們花瞭相當長的時間調查瞭聲子晶體研究者們的需求，以此為依據形成瞭本書的內容框架，進而邀請瞭多位專傢分彆執筆撰寫瞭相應的章節內容。
　　本書各章的作者在其所在的研究領域中都是世界一流的，他們不僅具有多年的豐富研究經驗，而且指導瞭眾多的年輕科學傢和工程師，我們相信由他們撰寫的這本書一定能為感興趣的讀者們提供聲子晶體領域的深入的知識和經驗。當然，本書也可以作為力學或電子工程等學科研究生課程的教學材料。
　　最後，我們想感謝所有幫助我們撰寫本書的人們，他們的討論、撰寫和審查等工作都是本書成型所不可或缺的。我們還要感謝眾多的研究人員（學生、博士後、教授和技術團隊成員們），因為本書的很多內容都是他們的研究成果。此外，還要特彆感謝AliA.Eftekhar博士，他為本書的構思和框架安排等工作提供瞭大量的指導和建議。

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