近日，我校航空航天与力学学院仲政教授和赵金峰副教授与多家单位联合，在国际固体力学权威期刊“Journal of the Mechanics and Physics of Solids”（《固体力学与固体物理学杂志》）上发文，首次在实验和理论上实现了弹性波宽频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宽比（FWHM）小于0.5倍波长λ0。现有研究中，负折射透镜、超分辨率透镜、超表面等结构依赖近场倏逝波。这些结构基于声子晶体、超构材料或超表面等，需要调控其色散曲线和相位等参数，多存在工作频率窄、信噪比低等问题。时间反转法和超振荡法等不需要倏逝波参与，但也存在相似问题。宽频、超高能量聚焦在高分辨率成像、能量俘获、信号放大等领域具有重要价值。

仲政教授、赵金峰副教授与合作单位一起，通过实验和理论研究，在变厚度板声学透镜内实现了宽频带、超高能量密度的弹性波超分辨率聚焦。在该结构中，提高等效折射率对实现FWHM小于0.5λ0起到关键作用。图1中铝板厚度沿y方向梯度变化，等效为声透镜，其中轴等效折射率n0=6.0。实验中使用压电驻极体薄膜激发A0板波，使用激光多普勒测振仪测量波传播。                                          

图1为变厚度板透镜样品的俯视和侧视图，中轴的等效折射率n0=6.0。

图2（a）展示了n0=6.0时，A0波50kHz入射条件下，实验测量归一化离面位移|w|的分布。图2(b)进一步给出了离面位移|w|沿x轴的实验(蓝线)和数值(红线)变化。实验聚焦位置出现在x=16mm处，与数值结果一致。图2(c)给出了各自归一化的离面位移|w|(a.u.)沿x方向的实验（蓝线）和数值（红线）曲线。实验结果表明，中心峰的FWHM=0.41λ0，与数值结果0.43λ0吻合。图2(a)中聚焦位置的位移和能量密度相比入射波分别放大了40和1000倍，即使在入射波中存在显著噪声信号也具有良好的聚焦效果。在实际工程中，可以在平板结构中使用一个或几个梯度透镜来捕捉缺陷产生或散射的微弱信号，从而对缺陷的位置进行实时监测。

图2 n0=6.0时，A0波50kHz入射条件下，（a）归一化后的离面位移|w|的分布图，及其沿（b）x轴的实验（蓝线）和数值（红线）曲线；（c）各自归一化的离面位移|w|(a.u.)沿x方向的实验（蓝线）和数值（红线）曲线。

仲政教授为论文通讯作者，赵金峰副教授为论文第一作者，参与人员还有我校航空航天与力学学院潘永东教授和研究生崔晓冬、袁伟桃。论文合作者有我校物理科学与工程学院任捷教授、张晓青教授以及法国索邦大学Bernard Bonello研究员、里尔科技大学Bahram Djafari-Rouhani教授等。（赵金峰）

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2021.104357