[发明专利]一种可调节声波聚焦的超表面结构

权利要求书

1.一种可调节声波聚焦的超表面结构，其特征在于，该结构由螺旋结构旋拧进设有孔洞的底座中而形成，所述螺旋结构与设有孔洞的底座组合得到可调的螺旋声通道，通过调节所述螺旋声通道调节透射波相位，即通过调控所述螺旋结构旋拧进所述孔洞中的深度变化，实现声波的聚焦；所述底座为圆盘，所述圆盘设有四层圆周向排列的孔洞，所述孔洞内壁设有与所述螺旋结构吻合的螺纹。

2.根据权利要求1所述的超表面结构，其特征在于，所述螺旋结构由两片相对的扇叶绕中心轴盘旋而形成。

3.根据权利要求1所述的超表面结构，其特征在于，所述圆盘上四层孔洞的数量由内而外分别为1个，6个，12个，18个。

4.根据权利要求3所述的超表面结构，其特征在于，通过调控所述螺旋结构旋拧进所述孔洞的深度变化，实现透射声波相位在2π范围内变化，通过调节所述透射声波相位，使得所述透射声波的强度在某一点处达到最大值。

5.根据权利要求4所述的超表面结构，其特征在于，当所述透射声波为平面波，且声波聚焦时，所述平面波透过所述螺旋结构的螺旋通道在相邻层之间的相位差为：

其中，为所述圆盘上第i层孔洞位置透射声波的相位，λ＝C₀/f为声波的波长，C₀为空气中的声速，为所述圆盘上第i层至聚焦点的距离，f为透射波频率，x_f为焦距，x_i为第i层孔洞至盘中心的距离。

6.根据权利要求4所述的超表面结构，其特征在于，当所述透射声波为球面波，且声波聚焦时，所述球面波透过所述螺旋结构的螺旋通道在相邻层之间的相位差为：

其中，为所述圆盘上第i层孔洞位置透射声波的相位，λ＝C₀/f为声波的波长，f为透射波频率，C₀为空气中的声速，是所述圆盘上第i层至聚焦点的距离，是所述圆盘上第i层至点声源的距离，x_f为焦距，x_i为第i层孔洞至盘中心的距离，x_s为声源距离。

7.根据权利要求6所述的超表面结构，其特征在于，所述螺旋结构和所述圆盘均为硬质材料制成。