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Autre Publication Scientifique Acoustique et Techniques : trimestriel d'information des professionnels de l'acoustique Année : 2020

Manipulation de fronts d’ondes ultrasonores à l’aide de lentilles acoustiques poreuses, plates et ultrafines

Thomas Brunet
Jacques Leng
Olivier Mondain-Monval

Résumé

Since the 2010s, metasurfaces have proved to be effective and compact devices for the design of arbitrary wavefronts. Indeed, metasurfaces are planar metamaterials with a subwavelength thickness that allow for wavefront shaping by introducing in-plane gradients of phase in the spatial wave response of these flat structures. In this article, we report a new class of acoustic gradient-index metasurfaces, engineered from soft graded-porous silicone rubbers with a high acoustic index, for broadband ultrasonic 3D-wavefront shaping. The functionalities of these soft flat lenses are illustrated through various experiments, which demonstrate beam steering and beam focusing, as well as vortex beam generation in free space. These acoustic gradient-index metasurfaces may have important applications in various domains using designed ultrasonic fields (biomedical imaging, industrial non-destructive testing, contactless particle manipulation), since their fabrication is relatively simple with chemical engineering of common polymers.
Depuis les années 2010, les métasurfaces se sont révélées être des dispositifs efficaces et compacts pour la manipulation de fronts d'ondes. Les métasurfaces sont des structures très fines (d’épaisseur sub-longueur d'onde) qui permettent de mettre en forme n’importe quel front d'onde en introduisant des variations de phase dans la réponse spatiale des ondes qui traversent ces structures planes. Dans cet article, nous décrivons une nouvelle classe de métasurfaces à gradient d'indice acoustique, conçues à partir de silicone poreux, dédiées à la mise en forme de fronts d'ondes ultrasonores tridimensionnels. Les fonctionnalités de ces lentilles plates et ultrafines seront illustrées à travers des expériences ultrasonores de focalisation et de génération de vortex acoustiques menées dans l’eau. Cette nouvelle génération de métasurfaces pourrait avoir des applications importantes dans divers domaines utilisant des champs ultrasonores bien précis (imagerie biomédicale, contrôle non destructif, manipulation de petits objets) car leur fabrication met en jeu des procédés relativement simples issus de la science des polymères.
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2020-AcoustiqueEtTechniques Manipulation de fronts d’ondes ultrasonores OPEN.pdf (1.37 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

hal-03053624 , version 1 (09-11-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03053624 , version 1

Citer

Thomas Brunet, Olivier Poncelet, Jacques Leng, Olivier Mondain-Monval. Manipulation de fronts d’ondes ultrasonores à l’aide de lentilles acoustiques poreuses, plates et ultrafines. Métamatériaux acoustiques, 2020, pp.22-27. ⟨hal-03053624⟩
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