一种基于绝热捷径技术的声波分束器

本技术属于声学结构设计，尤其涉及一种基于绝热捷径技术的声波分束器。

背景技术：

1、实现对声波能量的高效分束在诸如声通讯和声探测等多个领域中具有重要意义。研究一种紧凑型声波分束器可以在促进声学设备微型化和集成化的基础上，极大降低制备成本。虽然利用电声器件实现对声波能量的分束并不困难，但采用无源声学器件实现具有宽带传输特性的声波分束器仍然有待探索。由于不涉及任何内置电路，且随着3d打印技术的发展，无源声学器件的制备相对简单，在信号接收与处理方面具有独特的优势。因此，同时兼具宽频、鲁棒以及紧凑等特性的无源式声波分束器的设计是非常有意义的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种具有宽频、鲁棒传输特性的紧凑型无源式声波分束器，通过采用绝热捷径技术对声学多波导耦合强度进行精妙设计，利用薛定谔方程与耦合模方程在形式上的一致性，在声学体系中类比和实现量子光学中的绝热捷径技术，从而使得耦合波导能够令由波导1入射的声波能量在波导3和4以相同的比例分束输出提供一种具有宽频、鲁棒传输特性的紧凑型无源式声波分束器，通过采用绝热捷径技术对声学多波导耦合强度进行精妙设计，利用薛定谔方程与耦合模方程在形式上的一致性，在声学体系中类比和实现量子光学中的绝热捷径技术，从而使得耦合波导能够令由波导1入射的声波能量在波导3和4以相同的比例分束输出。

2、本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于绝热捷径技术的声波分束器，所述声波分束器包括矩形管和矩形刚体，所述矩形管和矩形刚体的纵截面均呈矩形，矩形管和矩形刚体沿其宽度方向或高度方向相邻交错阵列设置；

4、所述矩形刚体内沿其长度方向等距阵列设置有多个狭缝空腔，矩形刚体的所述狭缝空腔与该矩形刚体相邻的矩形管连通。

5、为了进一步实现本实用新型，可优先选用以下技术方案：

6、优选的，所述矩形管为由金属材质制成的管体，所述矩形刚体为由光敏树脂材质制成的杆体。

7、优选的，所述矩形管和矩形刚体的纵截面均呈正方形。

8、优选的，所述矩形管的纵截面边长值比矩形刚体的纵截面边长值大2mm，矩形管和矩形刚体的长度值相等。

9、优选的，所述矩形管的纵截面边长值为10mm，所述矩形刚体的纵截面边长值为8mm，矩形管和矩形刚体的长度值均为350mm，任意相邻的两个所述狭缝空腔之间的距离值为7mm。

10、优选的，所述矩形管的数量为四个，所述矩形刚体的数量为三个，四个矩形管和三个矩形刚体排列呈t形；

11、其中，三个所述矩形管和两个所述矩形刚体一一交错设置形成t形的水平段，一个矩形管和一个矩形刚体与位于t形水平段中部的矩形管一一交错设置形成t形的竖直段。

12、通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

13、本实用新型的声波分束器，可以令由波导1入射的声波能量在波导3和4以相同的比例分束输出。由于不涉及任何驱动电路，这样一种无源式的声学结构极大简化了制备工艺。由于绝热捷径技术加速了演化过程，声波分束器具有紧凑构型，降低了制备成本。器件对开缝尺寸具有较高的鲁棒性，同时对入射波长不敏感，因此具有宽带特性。

技术特征：

1.一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述声波分束器包括矩形管（1）和矩形刚体（2），所述矩形管（1）和矩形刚体（2）的纵截面均呈矩形，矩形管（1）和矩形刚体（2）沿其宽度方向或高度方向相邻交错阵列设置；

2.根据权利要求1所述的一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述矩形管（1）为由金属材质制成的管体，所述矩形刚体（2）为由光敏树脂材质制成的杆体。

3.根据权利要求1所述的一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述矩形管（1）和矩形刚体（2）的纵截面均呈正方形。

4.根据权利要求3所述的一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述矩形管（1）的纵截面边长值比矩形刚体（2）的纵截面边长值大2mm，矩形管（1）和矩形刚体（2）的长度值相等。

5.根据权利要求4所述的一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述矩形管（1）的纵截面边长值为10mm，所述矩形刚体（2）的纵截面边长值为8mm，矩形管（1）和矩形刚体（2）的长度值均为350mm，任意相邻的两个所述狭缝空腔（3）之间的距离值为7mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于绝热捷径技术的声波分束器，其特征在于，所述矩形管（1）的数量为四个，所述矩形刚体（2）的数量为三个，四个矩形管（1）和三个矩形刚体（2）排列呈t形；

技术总结
本技术涉及一种基于绝热捷径技术的声波分束器，所述声波分束器包括矩形管和矩形刚体，所述矩形管和矩形刚体的纵截面均呈矩形，矩形管和矩形刚体沿其宽度方向或高度方向相邻交错阵列设置，所述矩形刚体内沿其长度方向等距阵列设置有多个狭缝空腔，矩形刚体的所述狭缝空腔与该矩形刚体相邻的矩形管连通。本技术的目的在于本技术的目的在于提供一种具有宽频、鲁棒传输特性的紧凑型无源式声波分束器，通过采用绝热捷径技术对声学多波导耦合强度进行精妙设计，利用薛定谔方程与耦合模方程在形式上的一致性。

技术研发人员：苏石磊,吴金雷
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：20230721
技术公布日：2024/4/29