本文分别利用局部和全局旋转元打破晶格结构的对称性,得到了具有声学赝自旋和拓扑边界态的声学拓扑绝缘子。当局部三角分量载流子绕中心旋转±30°时,四重简并态分离,实现拓扑相变。此外,在不改变双组分元件结构参数的情况下,还可以通过对双组分元件进行整体旋转来实现波段反演,其非平凡带隙的相对波段展宽了3倍。最后,利用有限元方法对其声传输特性进行了数值模拟,验证了拓扑边界状态的鲁棒性。研究结果为利用多分量声子晶体设计多形式可调谐声学拓扑器件提供了思路和方法
本文分别用局部和全局旋转元实现了声伪自旋,并对其拓扑特性进行了验证。通过局部旋转三角载流子分量的角度θ,打破结构对称性,打开四重简并点,得到p态和d态。
θ =−30◦时,p态低于d态,带隙一般;θ = 30◦时,p态位于dstate上方,p态与d态的位置相反。带隙不平凡,实现了拓扑相变。在不改变双组份结构参数的情况下,当双组份结构整体旋转角度为θ1 =−20◦时,在Γ点15.867 kHz处存在4个简并点。θ1 =−40◦时,p态低于d态,带隙一般;θ1 = 0◦时,p态位于d态上方。此时,p态和d态反转,带隙是非平凡的。非平凡带隙约为16%,与局部旋转三角形载流子分量相比,带隙约为3倍。此外,通过θ1 = 0◦的拓扑结构与θ1 =−40◦的非拓扑结构系统之间的连接,构建边界状态来模拟边缘声传输。最后,设计了不同类型的声子晶体,并对拓扑保护的边界声传输进行了数值模拟。验证了拓扑边界态对弹性波传播的路径缺陷免疫和后向散射抑制作用。本文探索了一种新的声学控制设计方法,为利用单一结构设计多形式可调声学拓扑器件提供了思路和方法。
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