Published July 4, 2024 | Version v1
Publication

Observation of Ultra‐High‐<i>Q</i> Resonators in the Ultrasound via Bound States in the Continuum

  • 1. King Abdullah University of Science and Technology
  • 2. Université Bourgogne Franche-Comté
  • 3. Franche-Comté Électronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies
  • 4. Université Moulay Ismail de Meknes
  • 5. Hamad bin Khalifa University

Description

Abstract The confinement of waves in open systems represents a fundamental phenomenon extensively explored across various branches of wave physics. Recently, significant attention is directed toward bound states in the continuum (BIC), a class of modes that are trapped but do not decay in an otherwise unbounded continuum. Here, the theoretical investigation and experimental demonstration of the existence of quasi‐bound states in the continuum (QBIC) for ultrasonic waves are achieved by leveraging an elastic Fabry–Pérot metasurface resonator. Several intriguing properties of the ultrasound quasi‐bound states in the continuum that are robust to parameter scanning are unveiled, and experimental evidence of a remarkable Q ‐factor of 350 at ≈1 MHz frequency, far exceeding the state‐of‐the‐art using a fully acoustic underwater system is presented. The findings contribute novel insights into the understanding of BIC for acoustic waves, offering a new paradigm for the design of efficient, ultra‐high Q ‐factor ultrasound devices.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمثل حصر الموجات في الأنظمة المفتوحة ظاهرة أساسية تم استكشافها على نطاق واسع عبر مختلف فروع فيزياء الموجات. في الآونة الأخيرة، تم توجيه اهتمام كبير نحو الدول المقيدة في السلسلة المستمرة (BIC)، وهي فئة من الأوضاع المحاصرة ولكنها لا تتحلل في سلسلة متصلة غير محدودة. هنا، يتم تحقيق التحقيق النظري والتوضيح التجريبي لوجود حالات شبهمرتبطة في السلسلة المستمرة (QBIC) للموجات فوق الصوتية من خلال الاستفادة من مرنان فابري- بيرو المرن فوق السطحي. يتم الكشف عن العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام للحالات شبه المرتبطة بالموجات فوق الصوتية في السلسلة المتصلة القوية لمسح المعلمات، ويتم تقديم أدلة تجريبية على وجود عامل Q ملحوظ قدره 350 عند تردد 1 ميجاهرتز، وهو ما يتجاوز بكثير حالة الفن باستخدام نظام صوتي كامل تحت الماء. تساهم النتائج برؤى جديدة في فهم BIC للموجات الصوتية، وتقدم نموذجًا جديدًا لتصميم أجهزة الموجات فوق الصوتية Q -factor عالية الكفاءة.

Translated Description (French)

Résumé Le confinement des ondes dans les systèmes ouverts représente un phénomène fondamental largement exploré dans diverses branches de la physique des ondes. Récemment, une attention significative est dirigée vers les états liés dans le continuum (BIC), une classe de modes qui sont piégés mais ne se désintègrent pas dans un continuum autrement illimité. Ici, l'investigation théorique et la démonstration expérimentale de l'existence d'états quasiliés dans le continuum (QBIC) pour les ondes ultrasonores sont réalisées en tirant parti d'un résonateur métasurfacique Fabry–Pérot élastique. Plusieurs propriétés intrigantes des états quasiliés aux ultrasons dans le continuum qui sont robustes au balayage des paramètres sont dévoilées, et des preuves expérimentales d'un facteur Q remarquable de 350 à ≈1 MHz de fréquence, dépassant de loin l'état del'art en utilisant un système sous-marin entièrement acoustique est présenté. Les résultats apportent de nouvelles connaissances sur la compréhension du BIC pour les ondes acoustiques, offrant un nouveau paradigme pour la conception de dispositifs à ultrasons à facteur Q ultra‐élevé et efficaces.

Translated Description (Spanish)

Resumen El confinamiento de las ondas en sistemas abiertos representa un fenómeno fundamental ampliamente explorado en varias ramas de la física ondulatoria. Recientemente, se ha prestado mucha atención a los estados ligados en el continuo (BIC), una clase de modos que están atrapados pero que no decaen en un continuo ilimitado. Aquí, la investigación teórica y la demostración experimental de la existencia de estados cuasi-enlazados en el continuo (QBIC) para ondas ultrasónicas se logran aprovechando un resonador de metasuperficie Fabry–Pérot elástico. Se revelan varias propiedades intrigantes de los estados cuasi-ligados de ultrasonido en el continuo que son robustos para el escaneo de parámetros, y se presenta evidencia experimental de un notable factor Q de 350 a una frecuencia de ≈1 MHz, que excede con creces el estado de la técnica utilizando un sistema subacuático totalmente acústico. Los hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre la comprensión de BIC para ondas acústicas, ofreciendo un nuevo paradigma para el diseño de dispositivos de ultrasonido eficientes y de factor Q ultra alto.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مراقبة الموجات فوق الصوتية عالية<i> الجودة</i> في الموجات فوق الصوتية عبر الحالات المقيدة في الاستمرارية
Translated title (French)
Observation des résonateurs ultra‐haut‐<i>Q</i> dans l'échographie via des états liés dans le continuum
Translated title (Spanish)
Observación de resonadores de<i>Q</i> ultraalta en el ultrasonido a través de estados unidos en el continuo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400325435
DOI
10.1002/advs.202402917

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W146424974
  • https://openalex.org/W1483734379
  • https://openalex.org/W1964759403
  • https://openalex.org/W1964882528
  • https://openalex.org/W1982230688
  • https://openalex.org/W2010288322
  • https://openalex.org/W2013060121
  • https://openalex.org/W2019927477
  • https://openalex.org/W2037417031
  • https://openalex.org/W2053928920
  • https://openalex.org/W2062041076
  • https://openalex.org/W2076035595
  • https://openalex.org/W2091785772
  • https://openalex.org/W2102731194
  • https://openalex.org/W2105214609
  • https://openalex.org/W2117286975
  • https://openalex.org/W2140144416
  • https://openalex.org/W2150621410
  • https://openalex.org/W2155790548
  • https://openalex.org/W2279573609
  • https://openalex.org/W2291084434
  • https://openalex.org/W2314771546
  • https://openalex.org/W2321632812
  • https://openalex.org/W2441582886
  • https://openalex.org/W2797678350
  • https://openalex.org/W2903284657
  • https://openalex.org/W2972196541
  • https://openalex.org/W2998663116
  • https://openalex.org/W2999862700
  • https://openalex.org/W3014421830
  • https://openalex.org/W3028035159
  • https://openalex.org/W3048349338
  • https://openalex.org/W3098460021
  • https://openalex.org/W3128638349
  • https://openalex.org/W3131558303
  • https://openalex.org/W3136494962
  • https://openalex.org/W3148750660
  • https://openalex.org/W3163029932
  • https://openalex.org/W3165820999
  • https://openalex.org/W3174008864
  • https://openalex.org/W3190253441
  • https://openalex.org/W3208907177
  • https://openalex.org/W3214456964
  • https://openalex.org/W4205479634
  • https://openalex.org/W4221165827
  • https://openalex.org/W4224252010
  • https://openalex.org/W4242032411
  • https://openalex.org/W4283324231
  • https://openalex.org/W4289594476
  • https://openalex.org/W4308342244
  • https://openalex.org/W4308516855
  • https://openalex.org/W4312219642
  • https://openalex.org/W4316041954
  • https://openalex.org/W4317390888
  • https://openalex.org/W4321445757
  • https://openalex.org/W4324100368
  • https://openalex.org/W4366199894
  • https://openalex.org/W4367608954
  • https://openalex.org/W4377011249
  • https://openalex.org/W4387971390
  • https://openalex.org/W4387975092
  • https://openalex.org/W4388862157
  • https://openalex.org/W4394601252