近日，中国科学院声学研究所噪声与音频声学实验室成功实现高效水—气跨介质声波通信，相关研究成果日前在国际学术期刊《应用物理快报》发表。
随着人类对海洋世界的探索与开发，实现水气间的跨介质通信变得十分重要。由于声波在水和空气中均能够远距离传播，因此被认为是实现水—气跨介质通信最可行的载体。然而，由于水和空气之间存在巨大的阻抗差异，当声波直接入射到水—气界面时，仅有0.1%的声能量能透过界面传播，这给基于声波的水—气通信带来了巨大的挑战。以往针对水—气传输的研究基本局限在基于共振的窄带声音传输，这大大限制了通信容量和效率。
△基于宽带阻抗匹配层的水—气声通信示意图
为了实现高效的水—气声波通信，科研团队首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现了从水到空气的阻抗间隙，并设计出了宽频水—气阻抗匹配层，通过仿真和实验验证了匹配层在宽频范围内的声透射增强效果，并实现了跨介质的水—气声波通信。这一成果对于海洋勘探，海洋生物成像以及海洋网络构建等众多领域具有重要的应用前景。
近日，中国科学院声学研究所噪声与音频声学实验室成功实现高效水—气跨介质声波通信，相关研究成果日前在国际学术期刊《应用物理快报》发表。
随着人类对海洋世界的探索与开发，实现水气间的跨介质通信变得十分重要。由于声波在水和空气中均能够远距离传播，因此被认为是实现水—气跨介质通信最可行的载体。然而，由于水和空气之间存在巨大的阻抗差异，当声波直接入射到水—气界面时，仅有0.1%的声能量能透过界面传播，这给基于声波的水—气通信带来了巨大的挑战。以往针对水—气传输的研究基本局限在基于共振的窄带声音传输，这大大限制了通信容量和效率。
△基于宽带阻抗匹配层的水—气声通信示意图
为了实现高效的水—气声波通信，科研团队首次将空气中的超材料和水中的空心构型声学超材料结合，实现了从水到空气的阻抗间隙，并设计出了宽频水—气阻抗匹配层，通过仿真和实验验证了匹配层在宽频范围内的声透射增强效果，并实现了跨介质的水—气声波通信。这一成果对于海洋勘探，海洋生物成像以及海洋网络构建等众多领域具有重要的应用前景。
