İki Boyutlu Silindirik Dağıtıcılı Sonik Kristal Yapılarının Akustik Lens Özelliklerinin Zaman Bölgesi Sonlu Fark Simülasyonları ile İncelenmesi

Year 2021, Volume: 11 Issue: 3, 1909 - 1920, 01.09.2021

Serkan Alagöz

https://doi.org/10.21597/jist.894956

Abstract

Fotonik kristallerde gözlemlenen birçok dalga yayılım özellikleri sonraları sonik kristaller üzerinde gösterilmiştir. Sonik kristal yapılar negatif kırınım, düzlem lens, dalga kılavuzları gibi bir çok akustik dalga uygulamasına imkân sağlayan akustik metamateriyaldir ve sonic kristal uygulamaları son yılarda yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Bu çalışmada iki boyutlu temel sonik kristal yapıları kısaca tanıtılmakta ve zaman bölgesi sonlu farklar (Finite Difference Time Domain-FDTD) yöntemi simülasyon sonuçları ile sonik kristal yapılarda negatif kırınım özelliği ve dalga odaklama uygulamalarının bir incelemesini sunulmaktadır. Negatif kırınım ve buna bağlı olarak gerçekleşen akustik dalgaların odaklanmasını konu alan pek çok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışma bu konuda yapılan önemli çalışmaları kısaca incelenmekte ve zaman bölgesi sonlu farklar yöntemi simülasyonları yardımı ile negatif kırınım ve bununla ilişkili akustik dalga odaklanma olaylarının zaman bölgesi simülasyon sonuçlarını sunmaktadır. Araştırma sonuçları zaman bölgesi sonlu farklar simülasyonlarının sonik kristal düzlem lens tasarımı çalışmalarında kullanılabileceğini göstermiştir.

Keywords

Sonik kristaller, negatif kırınım, düz lens, zaman bölgesi sonlu farklar simülasyonu

Investigation of Acoustic Lens Properties of Two-dimensional Cylindrical Scatterer Sonic Crystal Structures via Finite Difference Time Domain Simulations

Abstract

Many wave propagation properties, which were observed in photonic crystals, have been demonstrated for sonic crystals, later. The sonic crystal structures are acoustic metamaterials that allow acoustic wave applications such as negative refraction, flat lens, wave guides, and their applications have been intensively studied in recent years. This study introduces fundamental two-dimensional sonic crystal structures and presents an overview for the negative refraction properties and its wave focusing applications by using Finite Difference Time Domain (FDTD) simulation results. There are many studies that address negative refraction and its associated phenomenon acoustic wave focusing. This study briefly reviews some important studies related to this topic and presents time-domain simulation results in order to illustrate negative refraction and the related acoustic wave focusing phenomenon by means of FDTD simulations. Research findings indicates that FDTD simulations can be used for design tasks of sonic crystal flat lens.

Keywords

Sonic crystal, negative refraction, flat lens, FTDT simulation

References

• Alagoz BB, Alagoz S, 2011. Towards earthquake shields: A numerical investigation of earthquake shielding with seismic crystals. Open Journal of Acoustics 1(3): 63-69.
• Alagoz S, Kaya OA, Alagoz BB, 2009. Frequency-controlled wave focusing by a sonic crystal lens. Applied Acoustics 70(11): 1400-1405.
• Alagoz, S. (2011). Experimental observation of far-field and near-field focusing in a sonic crystal flat lens in air. Measurement Science and Technology 22(11): 115105.
• Alagoz S, (2012). An Investigation on Acoustic Wave Focalization by a Square Lattice Flat Lens. Archives of Acoustics, 37, 81-87.