一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，包括：一个激励信号电路、一个圆形换能器、下层离散声透镜和上层离散声透镜，通过这种透镜的设计，期望能够在水下声通信系统中生成拓扑荷为‑3至+3的任意阶涡旋声束，以提高通信的灵活性和适应性。本发明专利技术为水下声通信技术的发展提供了创新解决方案，具有重要的技术意义与应用潜力，不仅显著的增强信号的稳定性和抗干扰能力，还确保信号在复杂水下环境中的长距离传输时保持高完整性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，属于水下数据传输、声涡旋通信应用。

技术介绍

1、传统的平面波与涡旋光束在波前结构上有显著的差异。涡旋光束具有螺旋状相位波前，其涡旋中心存在相位奇点，场强为零。这种光束的相位分布可以用数学表达式exp(ilφ)来描述，其中l表示拓扑荷，φ为方位角。螺旋相位板（spp）是一种将平面波转换为涡旋光束的直接而高效的器件。通过设计合适的螺旋相位结构，spp能够为光束引入所需的相位变化，从而生成特定模式的涡旋光束。然而，每个spp只能产生一种模式的涡旋光束，并且对加工精度要求严格，这限制了其在多模式应用中的灵活性和实用性。相比之下，可重构的衍射光学元件，如空间光调制器和数字微镜等，提供了更为灵活快捷的生成涡旋光束的方案。这些元件可以通过动态调整光束的相位和振幅来生成不同模式的涡旋光束，具有更高的灵活性和可调性。然而，这些方法也面临器件体积较大且不易集成的挑战，限制了其在实际应用中的广泛推广。超材料和超表面技术为涡旋光束的生成提供了新的解决方案。超材料和超表面具有极高的设计自由度和优异的光学性能，能够在亚波长尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，包括：一个激励信号电路、一个圆形换能器、下层离散声透镜和上层离散声透镜；

2.根据权利要求1所述的一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，根据所需使用的聚焦涡旋声束的拓扑荷的范围，利用式(1)设计所述下层离散声透镜的相位调制函数，从而用于对平面波目标声束进行螺旋平方相位调制：

3.根据权利要求2所述的一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，根据广义菲尼尔定律，利用式(2)设计所述上层离散声透镜的相位调制函数，并用于对准涡旋目标声束进行螺旋平方相位与聚焦相位调制：

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【技术特征摘要】

1.一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，包括：一个激励信号电路、一个圆形换能器、下层离散声透镜和上层离散声透镜；

2.根据权利要求1所述的一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，根据所需使用的聚焦涡旋声束的拓扑荷的范围，利用式(1)设计所述下层离散声透镜的相位调制函数，从而用于对平面波目标声束进行螺旋平方相位调制：

3.根据权利要求2所述的一种用于快速构建聚焦涡旋声束的涡旋发射装置，其特征在于，根据广义菲尼尔定律，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭忠义，李刘林，刘冰意，郭凯，
申请(专利权)人：合肥工业大学智能制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：

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