Diffraction-Limited Focusing of Acoustic Waves by a Mesoscopic Flat Janus Lens

Cover Page
  • Authors: Minin O.V1,2, Dzhou S.3, Baranov P.F1, Minin I.V1,2,4
  • Affiliations:
    1. National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, Tomsk, Russia
    2. Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630010, Novosibirsk, Russia
    3. Jiangsu Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology, Faculty of Mechanical and Material Engineering, Huaiyin Institute of Technology, 223003, Huai’an, People’s Republic of China
    4. Design and Technology Institute of Applied Microelectronics, Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630090, Novosibirsk, Russia
  • Issue: Vol 117, No 9-10 (5) (2023)
  • Pages: 727-733
  • Section: Articles
  • URL: https://journal-vniispk.ru/0370-274X/article/view/145215
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823100038
  • EDN: https://elibrary.ru/CKONWD
  • ID: 145215

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Anisotropic focusing by a mesoscopic (Mie size parameter of about 18) acoustic cubic lens based on V-shaped plate structures has been simulated numerically and confirmed experimentally. It has been shown for the first time that this lens with an edge dimension of about three wavelengths ensures the focusing of an acoustic wave in air into a diffraction-limited region. In the inverse geometry of the structure, the lens completely reflects the incident acoustic wave.

About the authors

O. V Minin

National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, Tomsk, Russia; Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630010, Novosibirsk, Russia

Email: prof.minin@gmail.com

S. Dzhou

Jiangsu Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology, Faculty of Mechanical and Material Engineering, Huaiyin Institute of Technology, 223003, Huai’an, People’s Republic of China

Email: prof.minin@gmail.com

P. F Baranov

National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, Tomsk, Russia

Email: prof.minin@gmail.com

I. V Minin

National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, Tomsk, Russia; Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630010, Novosibirsk, Russia; Design and Technology Institute of Applied Microelectronics, Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630090, Novosibirsk, Russia

Author for correspondence.
Email: prof.minin@gmail.com

References

  1. C. Sondhauss, Ann. Physik Chemie. 85, 378 (1852).
  2. Lord Rayleigh. Proc. London Math. Soc. S1-17(1), 4 (1855).
  3. B. Hadimioglu, E. G. Rawson, R. Lujan, M. Lim, J. C. Zesch, T. Khuri-Yakub, and C. F. Quate, Proceedings IEEE Ultrasonics Symposium, Baltimore, MD, USA (1993), v. 1, p. 579; doi: 10.1109/ULTSYM.1993.339544.
  4. D. Tarraz'o-Serrano, S. P'erez-L'opez, P. Candelas, A. Uris, and C.Rubio, Sci. Rep. 9, 7067 (2019).
  5. T. Miyashita, R. Taniguchi, and H. Sakamoto, Proceedings of the 5th World Congress on Ultrasonics. Paper # TO-PM04.02., Paris, France (2003), p. 911.
  6. O. A. Kaya, A. Cicek, and B. Ulug, Acoust. Phys. 57, 292 (2011).
  7. M. Dubois, J. Perchoux, A. L. Vanel, C. Tronche, Y. Achaoui, G. Dupont, K. Bertling, A. D. Rakic, T. Antonakakis, S. Enoch, R. Abdeddaim, R. V. Craster, and S. Guenneau, Phys. Rev. B 99, 100301(R) (2019).
  8. S. Castin˜eira-Iban˜ez, D. Tarrazo-Serrano, P. Candelas, O. V. Minin, C.Rubio, and I. V. Minin, Results in Physics 15, 102582 (2019).
  9. Y. Li, G. Yu, B. Liang, X. Zou, G. Li, and S. Cheng, Sci. Rep. 4, 6830 (2014).
  10. X. Yang, J. Yin, G. Yu, L. Peng, and N. Wang, Appl. Phys. Lett. 107, 193505 (2015).
  11. V. Romero-Garcia, A. Cebrecos, R. Pic'o, V. J. S'anchez- Morcillo, L. M. Garcia-Ra, and J. V. Sn'chez-P'erez, Appl. Phys. Lett. 103, 264106 (2013).
  12. C. Lu, R. Yu, Q. Ma, K. Wang, J. Wang, and D. Wu, Appl. Phys. Lett. 118, 144103 (2021).
  13. H. Kruglak and C. C. Kruse, Am. J. Phys. 8, 260 (1940).
  14. J. M. Kendall, NASA Tech Briefs 5, 345 (1980).
  15. D. C. Thomas, K. L. Gee, and R. S. Turley, Am. J. Phys. 77, 197 (2009).
  16. C.Rubio, D. Tarrazo-Serrano, O. V. Minin, A. Uris, and V. Minin, Results in Physics 12, 1905 (2019).
  17. C.Rubio, D. Tarrazio-Serrano, O. V. Minin, A. Uris, and I. V. Minin, EPL 123, 64002 (2018).
  18. L. Sanchis, A. Yanez, P. L. Galindo, J. Pizarro, and M. Pastor, Appl. Phys. Lett. 97, 054103 (2010).
  19. А. Р. Бекиров, Б. С. Лукьянчук, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 112(6), 361 (2020).
  20. O. V. Minin and I. V. Minin, Opt. Quantum Electron. 49, 54 (2017).
  21. I. V. Minin and O. V. Minin, MATEC 155, 01029 (2018).
  22. I. V. Minin and O. V. Minin, Di ractive optics and nanophotonics: resolution below the di raction limit, Springer, N.Y. (2016).
  23. W. E. Kock and F. K. Harvey, J. Acoust. Soc. Am. 21(5), 471 (1949).
  24. W. E. Kock, Sound wave refractor. Patent US 2684724A (1948).
  25. G. L. Augspurger, Electronics World (1962), p. 52.
  26. K. Tang, C. Qiu, J. Lu, M. Ke, and Z. Liu, J. Appl. Phys. 117, 024503 (2015).
  27. C. Casagrande, M. Veyssie, and C. R. Acad, Sci.(Paris) 306(11), 1423 (1988).
  28. COMSOL Multiphysics.Comsol multiphysics user guide (version 4.3a).COMSOL, AB (2012), p. 3940.
  29. M. Sinha and D. J. Buckley, in: Physical Properties of Polymers Handbook, Springer, N.Y., NY (2007); https://doi.org/10.1007/978-0-387-69002-5_60.
  30. H. W. Gao, K. I. Mishra, A. Winters, S. Wolin, and D. G. Grier, Rev. Sci. Instrum. 89, 114901 (2018).
  31. М. Дж. Крокер, Дж. П. Аренас, Акустический журнал 49(2), 199 (2003).
  32. I. V. Minin and O. V. Minin, Photonics 9, 762 (2022).
  33. J. H. Lopes, M. A. B. Andrade, J. P. Lea˜o-Neto, J. C. Adamowski, I. V. Minin, and G. T. Silva, Phys. Rev. Appl. 8, 024013 (2017).
  34. B. S. Luk'yanchuk, A. Bekirov, Z. Wang, I. V. Minin, O. V. Minin, and A. Fedyanin, Physics of Wave Phenomena 30(4), 217 (2022).
  35. L. Zhao, T. Horiuchi, and M. Yu, JASA Express Letters 1, 114001 (2021).
  36. D. Tarrazo-Serrano, C.Rubio, O. V. Minin, A. Uris, and I. V. Minin, Ultrasonics 106, 106143 (2020).
  37. A. D. Pierce, in: Springer Handbook of Acoustics, ed. by T. D. Rossing, Springer Science + Business Media, N.Y. (2007), ch. 3, p. 29.
  38. О. Э. Гулин, Акустический журнал 30(4), 460 (1984).
  39. C.-Y. Liu, W.-Y. Chen, Y. E. Geints, O. V. Minin, and I. V. Minin, Opt. Lett. 46(17), 4292 (2021).
  40. Y. Geints, O. V. Minin, and I. V. Minin, J. Opt. 20, 065606 (2018).
  41. E. Lampsij¨arvi, I. V. Minin, O. V. Minin, J. Makinen, R. Wikstedt, E. Hæggstr¨om, and A. Salmi, Proc.2022 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), October 10-13, Venice, Italy (2022), p. 1; doi: 10.1109/IUS54386.2022.9957567.
  42. Е. Г. Домбругова, Н. Н. Чернов, Письма в ЖТФ 48(10), 3 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».