1.一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,包括:固定结构(1)和活动结构,所述活动结构绕固定结构(1)中心设置的对称轴(14)可转动,所述固定结构(1)设置有多个围绕对称轴(14)一周的多个分区,每个分区内具有外、中、内三层超表面单元,每个超表面单元内的固定结构(1)设置有通道,所述活动结构通过通道与固定结构(1)相配合,所述活动结构在通道内与固定结构(1)形成角度夹缝,每个分区内的固定结构(1)包括从外到内设置的固定结构外层(11)、固定结构中层(12)和固定结构内层(13),每个分区内的活动结构包括从外到内设置的外层活动结构(2)、中层活动结构(3)和内层活动结构(4),所述活动结构的各层分别嵌入在固定结构(1)各层设置的通道内匹配,所述活动结构的各层绕对称轴(14)可独立转动,以实现对声波的不同调节。
2.根据权利要求1所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述固定结构外层(11)、固定结构中层(12)和固定结构内层(13)分别设置有沿对称轴(14)方向排布的多个旁支亥姆霍兹共振腔。
3.根据权利要求2所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述固定结构外层(11)和固定结构中层(12)之间、所述固定结构中层(12)和固定结构内层(13)之间通过设置圆筒形的外壁间隔开来,其分别为中层外壁和内层外壁,所述固定结构外层(11)的外侧设置有圆筒形的外层外壁,这样形成了三层外壁。
4.根据权利要求3所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述外层活动结构(2)、中层活动结构(3)和内层活动结构(4)分别为中空设置的挡板结构,各分区的各超声表面单元的挡板结构绕对称轴(14)独立转动,挡板结构呈框状,挡板结构的外侧和内侧分别开口且分别朝向相邻层的外壁。
5.根据权利要求4所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述挡板结构的侧面与多个排列的亥姆霍兹共振腔之间具有夹缝,夹缝形成的角度通过挡板结构绕对称轴转动而变化。
6.根据权利要求2所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述固定结构外层(11)、固定结构中层(12)和固定结构内层(13)分别设置有相同的结构,其包括共振腔颈部(111)、共振腔腔体(112)和外壁(113),所述外壁(113)为内层外壁、中层外壁或外层外壁,多个所述共振腔颈部(111)等距间隔并排列在相邻层的外壁之间,将每个超表面单元分别分隔为并列排布的多个共振腔体(112),所述共振腔体(112)为亥姆霍兹共振腔。
7.根据权利要求5任一所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,所述共振腔颈部(111)形成的壁面分别和外层活动结构(2)、中层活动结构(3)和内层活动结构(4)的侧面之间形成α1、α2和α3的夹角,所述共振腔颈部(111)形成的壁面与其背部壁面之间的夹角为α0,确定固定结构(1)的参数后,通过对夹角α1、α2和α3的调节,实现对声波的调节。
8.根据权利要求7任一所述的一种用于产生声轨道角动量的可调控型声学超表面,其特征在于,平面声波通过单个超表面单元后的相位差φ为:其中,ω为平面声波频率,ω0为共振腔共振频率,W为声学超表面沿对称轴方向的厚度,c0为声波在传递介质中声速,S0为共振腔腔体的截面面积,Sn为从外向内数第n层超表面单元的挡板结构与固定结构所构成的夹缝的截面面积。