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單向“聲聚焦”和“聲透明”簡析
“宇稱-時(shí)間”對(duì)稱性（Parity-Time symmetry）的概念來源于量子力學(xué)，可以看作是經(jīng)典量子力學(xué)理論在復(fù)數(shù)域的推廣。對(duì)于一個(gè)與外界無能量交換的保守系統(tǒng)而言，其哈密頓量在厄米共軛下具有不變性，則稱這類哈密頓量是厄米的。厄米性確保了量子系統(tǒng)的本征值為實(shí)數(shù)（可觀測量）且滿足幾率守恒；而對(duì)于一個(gè)非厄米的開放系統(tǒng)，通常認(rèn)為能量的流入與流出必然伴隨著復(fù)數(shù)本征值的出現(xiàn)。
這種超構(gòu)材料晶體由周期性交替放置的凹槽狀和微孔狀超構(gòu)材料組成，二者分別用于構(gòu)造無源宇稱時(shí)間對(duì)稱勢場所要求的空間折射率實(shí)調(diào)制和虛調(diào)制，因此能夠在由宇稱時(shí)間對(duì)稱相到破缺相的奇異點(diǎn)附近（實(shí)調(diào)制幅度等于虛調(diào)制幅度）向入射波提供固定大小的非配對(duì)波矢，從而形成單向無反射的現(xiàn)象。
更為重要的是，聲學(xué)系統(tǒng)允許該非配對(duì)波矢在二維空間中的靈活調(diào)控。這是在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)的具有二維空間分布的無源聲學(xué)宇稱時(shí)間對(duì)稱系統(tǒng)。
該工作不僅確認(rèn)了無源聲學(xué)系統(tǒng)作為一個(gè)良好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在研究宇稱時(shí)間對(duì)稱性物理問題方面的可行性，而且展現(xiàn)了在高維空間中自由調(diào)控單向波矢所能實(shí)現(xiàn)的*聲波操控方式。
單向反射聲聚焦現(xiàn)象在一定寬度的頻帶上（高于布拉格共振頻率）都能夠觀察到，這來源于不同頻率在不同位置（圖3a中的星形標(biāo)志）形成的方向性波矢匹配。測量得到的干涉條紋（圖3b）很好的驗(yàn)證了這一點(diǎn)。同時(shí)，不同頻率形成的焦點(diǎn)位置位于一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)（圖3c和圖3d），清晰地展示了單向聚焦效應(yīng)對(duì)有一定帶寬的入射波同樣有效。
原文引自“兩江科技評(píng)論”微信公眾號(hào)。
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