2023年9月2号，香港科技大学与安徽理工大学的联合研究团队在物理学高级期刊《物理评论B》上发表了一项重要研究成果，第一次系统地建立了同时具备频率色散与时间调制特性的声学超材料的等效介质理论。该研究不仅阐明了不同共振参数调制下等效介质公式的演变规律，更揭示了从色散到非色散的相变过程，为设计新型时变功能器件奠定了坚实的理论基础。这一理论框架可推广至电磁波、弹性波等多种经典波体系，具有广泛的应用前景。
研究团队建立了具有时变频率色散的声学超材料的时间有效介质理论。有效介质的公式随着不同共振参数的调制以及从频散到非色散区的转变而不同。通过实验和理论模型，我们确定时变共振强度对应于压缩系数β的时间平均值，时变谐振频率对应频率色散区的时间平均值1/(β-β0)，而非色散区的时变调制幅度对应于时间平均值1/β。
调制共振频率时的等效介质与实验验证
该项研究首次构建了色散时变超材料的等效介质理论框架，明确了不同调制机制下的等效规律，并得到了实验的严格证实。这不仅深化了人们对时变超材料物理本质的认识，更为未来设计紧凑型拓扑器件、非厄米器件以及新型波控功能器件开辟了新的道路。