Acoustic flat lensing using an indefinite medium

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Une nouvelle voie pour l’étude, la conception et la caractérisation des métamatériaux acoustiques.

Les métamatériaux acoustiques permettent un contrôle accru sur la propagation des ondes sonores grâce à leurs propriétés effectives (densité et compressibilité dans le cas de l’acoustique). Comme leurs analogues électromagnétiques, ils acquièrent ces propriétés macroscopiques inédites par l’arrangement périodique d’inclusions inhomogènes sur une échelle plus petite que la longueur d’onde. Dans ces travaux, nous présentons des résultats expérimentaux où l’image d’une source acoustique se forme grâce aux propriétés effectives anisotropes d’un cristal phononique tridimensionnel. Les propriétés du cristal phononique sont obtenues après une étude approfondie de la propagation des ondes dans le milieu périodique grâce à un modèle approché de type masse-ressort. La lentille issue de cette analyse théorique est fabriquée à partir d’un réseau de 400 sphères en polymère par impression 3D.
Le système expérimental mis en œuvre utilise des ondes acoustiques générées sous formes de trains d’ondes à 10,6 kHz par une source placée à des distances différentes de la lentille laquelle produit des points focaux distinctement observables à l’aide d’une méthode non-intrusive d’observation des champs de pression basée sur l’interférométrie par réinjection optique. Ces mesures expérimentales inédites démontrent le contrôle précis de la trajectoire d’ondes de pression acoustique au travers de la lentille conçue. Ces travaux ouvrent une nouvelle voie pour l’étude, la conception et la caractérisation des métamatériaux acoustiques.

Légende figure : (gauche) Surfaces équifréquences obtenues par modèles discret et continu à 10.6 kHz. (droite) Mesures expérimentales de la focalisation des ondes acoustiques pour différents positionnements de la source.

Ces travaux ont mobilisé une collaboration entre les chercheurs de l’Institut Fresnel, de l’Imperial College de Londres, du LAAS (CNRS, Université de Toulouse, INP, Toulouse, France), de FEMTO-ST (CNRS/Université de Technologie Belfort-Montbéliard/Université de Franche-Comté/ENSMM), de l’IRPHE (CNRS/École Centrale de Marseille/Aix-Marseille Université), de l’Université du Queensland (Australie) et de l’entreprise Multiwave Technologies.

- Ces travaux sont publiés et sélectionnés comme fait marquant dans la revue Physical Review B - Rapid Communication.
DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.100301

- Ils font également l’objet d’un billet d’actualité sur le site de l’Institut des Sciences et de l’Ingénierie des Systèmes du CNRS (INSIS).

Reference : M. Dubois, J. Perchoux, A. L. Vanel, C. Tronche, Y. Achaoui, G. Dupont, K. Bertling, A. D. Rakić, T. Antonakakis, S. Enoch, R. Abdeddaim, R. V. Craster, and S. Guenneau, Acoustic flat lensing using an indefinite medium, Phys. Rev. B 99, 100301(R) (2019)

Contact : Marc Dubois