近日🥡，我校航空航天與力學學院仲政教授和趙金峰副教授與多家單位聯合🙎🏿‍♀️，在國際固體力學權威期刊“Journal of the Mechanics and Physics of Solids”（《固體力學與固體物理學雜誌》）上發文，首次在實驗和理論上實現了彈性波寬頻和超高能量密度的超分辨率聚焦。

超分辨率聚焦的典型特征是半寬比（FWHM）小於0.5倍波長λ0👨‍🦯。現有研究中，負折射透鏡⬜️、超分辨率透鏡、超表面等結構依賴近場倏逝波。這些結構基於聲子晶體🪬、超構材料或超表面等🪄，需要調控其色散曲線和相位等參數㊙️，多存在工作頻率窄、信噪比低等問題。時間反轉法和超振蕩法等不需要倏逝波參與👮🏿‍♀️💤，但也存在相似問題👊🏼。寬頻、超高能量聚焦在高分辨率成像🪣、能量俘獲🙆🏽、信號放大等領域具有重要價值🐂。

仲政教授🫠、趙金峰副教授與合作單位一起，通過實驗和理論研究😯，在變厚度板聲學透鏡內實現了寬頻帶、超高能量密度的彈性波超分辨率聚焦🕎。在該結構中🫕💬，提高等效折射率對實現FWHM小於0.5λ0起到關鍵作用📼。圖1中鋁板厚度沿y方向梯度變化👩🏽‍🚀，等效為聲透鏡🚵🏻‍♂️，其中軸等效折射率n0=6.0。實驗中使用壓電駐極體薄膜激發A0板波，使用激光多普勒測振儀測量波傳播。                                          

圖1為變厚度板透鏡樣品的俯視和側視圖，中軸的等效折射率n0=6.0。

圖2（a）展示了n0=6.0時，A0波50kHz入射條件下🗣，實驗測量歸一化離面位移|w|的分布🤙🏼✍🏿。圖2(b)進一步給出了離面位移|w|沿x軸的實驗(藍線)和數值(紅線)變化。實驗聚焦位置出現在x=16mm處，與數值結果一致。圖2(c)給出了各自歸一化的離面位移|w|(a.u.)沿x方向的實驗（藍線）和數值（紅線）曲線👨‍👧。實驗結果表明，中心峰的FWHM=0.41λ0𓀈，與數值結果0.43λ0吻合。圖2(a)中聚焦位置的位移和能量密度相比入射波分別放大了40和1000倍，即使在入射波中存在顯著噪聲信號也具有良好的聚焦效果🫴🏻。在實際工程中，可以在平板結構中使用一個或幾個梯度透鏡來捕捉缺陷產生或散射的微弱信號，從而對缺陷的位置進行實時監測。

圖2 n0=6.0時，A0波50kHz入射條件下，（a）歸一化後的離面位移|w|的分布圖，及其沿（b）x軸的實驗（藍線）和數值（紅線）曲線；（c）各自歸一化的離面位移|w|(a.u.)沿x方向的實驗（藍線）和數值（紅線）曲線。

仲政教授為論文通訊作者，趙金峰副教授為論文第一作者，參與人員還有我校航空航天與力學學院潘永東教授和研究生崔曉冬👊🌰、袁偉桃👭🏼。論文合作者有我校物理科學與工程學院任捷教授、張曉青教授以及法國索邦大學Bernard Bonello研究員、裏爾科技大學Bahram Djafari-Rouhani教授等。（趙金峰）

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2021.104357