1. 研究目的与意义
在自然界中，能量的传输往往是互易的，波的传播自然具有互易的特点，也就是说，波可以轻易沿着两大相反的方向传播。为了实现对不同类型能量的整流，人们做出了巨大的努力。
世界上最早实现整流的器件当属电子二极管，后人称其发明不仅具有里程碑式的重要意义，对全世界范围内引发的的半导体和信息产业革命都有极具重要的贡献。正是受到电子二极管整流效应的启发，其他形式波的整流效应受到越来越多的关注。之后对电磁波的整流也广泛的应用于光学和射频通信领域。于此不久，对热流和孤波的整流研究也获得了突破，研究人员从理论和实验上都获得了单向整流效应。声波作为人类最早认识的经典波形式之一，其研究历史悠久且在自然界的存在形式也更普遍。因此，若能像电子二极管控制电流一样对声波进行整流，实现声波的单向导通，其学术意义及应用价值自然不言而喻。自电子二极管的出现之后，研究者们对声波的整流也寻找到了科研的突破口。
若将声单向传播机理应用于噪音或语音信号的处理,，将有可能实现类似单向可视玻璃的单向声屏障或吸声体,在医学上应用超声进行诊断和治疗时. 若能利用声学单向器件降低在医学超声成像过程或聚焦超声治疗中反射声波的不良影响, 则能改善医学超声成像与治疗的质量与疗效, 甚至引发超声成像和治疗方式上的变革.
2. 国内外研究现状分析
1，声二极管的研究
b.liang和j.c.chen等人2009年在理论上提出了第一个声整流的模型声二极管，利用声子晶体的禁带和非线性介质的倍频转换特征，实现声波的非对称传播。并在2010年实验观测了声波的单项导通现象，由此开始了声学研究的新领域。通过数次研究发现，透射声能量与入射声压间的关系与电子二极管的伏安关系极为相似。该课题组采取在水中周期性排列玻璃形成声子晶体组合，，利用医学超声造影剂微汽泡沫形成非线性材料，主要因为这种微泡溶液具有很强的声学非线性效应，有利于声二极管器件的设计制备及声整流现象的观测，在实验上第一次实现了声流的单向导通，这就是形成的第一个声二极管器件。在声整流的研究中，声子晶体和非线性声学材料分别扮演了对声波频率的选择和转化作用。声子晶体为周期性排列的人工复合结构或复合材料，其禁带所对应有效作用波长与同期材料胡晶格尺寸在同一数量级上。而非线性声学材料中传播的声波将产生波形畸变，谐波滋生，逾量衰减，声饱和及声空化等现象，基于这些优势，声二极管具有较高的整流比。
在此之后，声二极管的研究开始走进研究者的视野中，为在此领域钻研的研究者送来新的探索思路，各国的研究所开始投入更多的精力和研究。加州理工的n.boechler等人提出的使用预压的一堆非线性颗粒链来实现对波动的非对称控制。
3. 研究的基本内容与计划
（一）实验内容
本文主要基于comsol软件设计一个不受带宽限制的非对称声传输结构。在comsol中完成建模，建立一个三维的多边体结构，此结构背景介质为空气，填充多边体的为特定气体，假设放入所设计的结构位于一个直波导内。利用斯奎尔定律（折射定律），基本完成一个声单向传输示意图--从左向右的平面波（沿pd）全导通，从右向左的平面波（沿nd)全反射。
1. 改变沿pd传播的入射平面波的频率，采用基于comsol multiphysics有限元法，进行了一系列的数值模拟，同时绘制声压的空间分布图。沿nd传播的同理。（频率改变相同数值）。
4. 研究创新点
1与.基于超材料的非对称声传输结构相比，该结构透明，且包含的两种气体密度较小，导致重量较轻
2.可实现的非对称传输的频带更宽
3，利用comsol软件模拟的三维模型
