تنظیم‌پذیری دمایی نقطۀ کانونی در لنزهای بلور فونونی شکست تدریجی سیال- سیال

امواج صوتی همانند امواج الکترومغناطیسی می توانند در یک نقطۀ کانونی متمرکز شوند که به کمک شکست منفی امواج و هم‌چنین ساختارهایی با ضرایب شکست تدریجی می توان به این هدف دست یافت. در این پژوهش به کمک یک ساختار سیال- سیال بلورهای فونونی با استوانه هایی از جنس نانوفِلوئورُبوتیل اِتِر (اِم‌اِن‌ایی) در بستر اتانول یک ساختار شکست تدریجی در بسامد همگن سازی آن (به عبارتی طول‌موج های بزرگ‌تر مساوی با چهار برابر ثابت شبکه ساختار) طراحی و شبیه سازی شده است. تغییرات تدریجی ساختار با تغییرات تدریجی شعاع استوانه های (یا تغییرات نسبت پرشوندگی) آن به‌گونه ای است که یک نمایه سکانت هذلولی برای ضریب شکست به‌دست آید تا امواج را مجبور به طی مسیرهای منحنی شکل در ساختار کند. در بیش‌تر لنزهای بلورهای فونونی بعد از ساخت آن نقطۀ کانونی ثابت است. به دلیل تاثیرپذیری دمایی اتانول و نانوفِلوئورُبوتیل اِتِر (اِم‌اِن‌ایی)، در این مقاله سعی بر جابه جایی نقطۀ کانونی به کمک اثر دمایی است و دو دمای 10 و 40 درجۀ سلسیوس مورد بررسی قرار گرفت. نقطۀ کانونی از 199 میلی متری ورودی لنز در دمای 25 درجۀ سلسیوس به 184 میلی متری در دمای 40 درجۀ سلسیوس می رسد حال آن‌که در دمای 10 درجۀ سلسیوس نقطۀ کانونی تقریباً بدون تغییر است. برای محاسبه ساختار نواری یاخته واحد و هم‌چنین بررسی انتشار موج در داخل ساختار دو- بعدی لنز ضریب شکست تدریجی، از روش عنصر متناهی استفاده شده است. 

thermal tuning of focal point in fluid-fluid gradient index phononic crystal lenses

acoustic waves, like electromagnetic waves, can be converged at a focal point, which can be achieved with the help of negative refraction of waves and structures with gradient refractive indices. in this study, with the help of a fluid-fluid phononic crystal of methyl nonafluorobutyl ether (mne) scatterers in an ethanol matrix, a gradient index structure at its homogenization frequency (i.e..l³a) designed and simulated. gradual changes in structure with gradual changes in the radius of cylinders (or changes in filling factor), a hyperbolic secant profile for the refractive index is obtained to force the waves to follow curved paths in the structure. in most phononic crystal lenses, the focal point is fixed after it is made. due to the temperature sensitivity of ethanol and methyl nonafluorobutyl ether, in this paper, an attempt is made to shift the focal point with the help of temperature effect, and two temperatures of 10 °c and 40 °c were investigated. the focal point from 199 mm at a temperature of 25 °c reaches 184 mm at a temperature of 40 °c, while at a temperature of 10 °c the focal point is almost unchanged. the finite element method has been used to calculate the band structure of the unit cell and also to investigate the wave propagation inside the two-dimensional gradient refractive index structure.