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Elastic bound state in the continuum with perfect mode conversion

机译：连续内的弹性绑定状态，具有完美模式转换

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摘要

The partial or complete confinement of waves in an open system is omnipresent in nature and in wave-based materials and technology. Here, we theoretically analyze and experimentally observe the formation of a trapped mode with perfect mode conversion (TMPC) between flexural waves and longitudinal waves, by achieving a quasi-bound state in the continuum (BIC) in an open elastic wave system. The latter allows a quasi-BIC in a semi-infinite background plate when Fano resonance hybridizes flexural and longitudinal waves and balances their radiative decay rates. We demonstrate that when the Fabry-Perot resonance of the longitudinal wave is realized simulta-neously, the TMPC formed by the elastic BIC approaches infinite quality factor. Furthermore, we show that quasi-BIC can be tuned continuously to BIC through the critical frequency of mode conversion, which offers the possibility of TMPC with an arbitrarily high quality factor. Our re-ported concept and physical mechanism open new routes to achieve perfect mode conversion with tunable high quality factor in elastic systems.
机译：在开放系统中的波浪中的部分或完全禁闭是自然界和基于波的材料和技术的全部。在这里，我们通过在开放弹性波系统中实现连续体（BIC）中的准绑定状态来理解分析和实验地观察到具有完美模式转换（TMPC）的捕获模式的形成，在弯曲波和纵波之间。当扇形共振杂交弯曲和纵波和平衡它们的辐射衰减速率时，后者允许在半无限背景板中进行准二进制BIC。我们证明，当同时实现纵向波的法布里 - 珀罗·珀罗共振时，由弹性BIC形成的TMPC接近无限质量因子。此外，我们表明，可以通过模式转换的临界频率连续地调谐到BIC，这提供了TMPC具有任意高质量因子的可能性。我们重新移植的概念和物理机制开辟了新的路线，实现了弹性系统中可调高质量因子的完美模式转换。

著录项

  • 来源
    《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》 |2021年第9期|104502.1-104502.20|共20页
  • 作者

    Liyun Cao; Yifan Zhu; Yanlong Xu; Shi-Wang Fan; Zhichun Yang; Badreddine Assouar;

  • 作者单位

    School of Aeronautics Northwestern Polytechnical University Xi'an 710072 China Institut Jean Lamour CNRS Universite de Lorraine Nancy 54506 France;

    Institut Jean Lamour CNRS Universite de Lorraine Nancy 54506 France;

    School of Aeronautics Northwestern Polytechnical University Xi'an 710072 China;

    Institut Jean Lamour CNRS Universite de Lorraine Nancy 54506 France;

    School of Aeronautics Northwestern Polytechnical University Xi'an 710072 China;

    Institut Jean Lamour CNRS Universite de Lorraine Nancy 54506 France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Elastic metamaterials; Bound states in the Continuum; Mode conversion;

    机译：弹性超材料;连续体中的绑定状态;模式转换;

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