二維壓電聲子晶體缺陷態(tài)及隨機失諧的研究.pdf

1、聲子晶體是具有彈性波帶隙特性的周期性彈性介質(zhì)，其具有濾波、隔振(聲)、波導(dǎo)等功能。壓電聲子晶體是在純彈性聲子晶體的基礎(chǔ)上引入壓電材料，構(gòu)造出具有機電耦合效應(yīng)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。壓電聲子晶體具有一些不同于純彈性聲子晶體的特性。由于其特有的物理性質(zhì)及潛在的應(yīng)用價值，對于壓電聲子晶體的研究越來越受到重視。
　　首先，本文簡單介紹了聲子晶體的三種理論模型和聲子晶體帶隙產(chǎn)生的兩種機理。著重介紹了研究聲子晶體常用的三種計算方法，其中包括平面波展開

2、法（PWE），多重散射法(MST)以及時域有限差分法(FDTD)。
　　其次，利用時域有限差分法(FDTD)，在考慮機電耦合效應(yīng)的情況下，對含缺陷的二維壓電聲子晶體中波的傳播及局域化進行了計算，對缺陷局域模態(tài)的特點進行了研究。在含有缺陷的BaTiO3/polymer復(fù)合結(jié)構(gòu)聲子晶體中，對缺陷態(tài)和傳輸系數(shù)進行了計算，討論了點缺陷的數(shù)量及方向?qū)鬏斚禂?shù)的影響。從計算結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)在含有點缺陷的壓電聲子晶體中有明顯的局域化現(xiàn)象。同時可見

3、在沿波的傳播方向上隨著點缺陷數(shù)量的增加，通帶區(qū)域的傳輸系數(shù)不斷減小，當(dāng)有足夠多的點缺陷時它的傳輸系數(shù)接近禁帶情形。但在垂直于波傳播方向，點缺陷數(shù)量的增加對通帶區(qū)域的傳輸系數(shù)影響不大。
　　最后，研究了彈性波在隨機失諧的二維壓電聲子晶體中的傳播。對于不同的位置失諧情況，計算了壓電聲子晶體的傳輸系數(shù)，根據(jù)計算結(jié)果，討論了失諧對于聲子晶體禁帶的影響。研究發(fā)現(xiàn)失諧對于高頻區(qū)域比低頻區(qū)域具有更大的影響。同時討論了帶隙寬度與擾動系數(shù)及失諧方向