Réflexion et réfraction anormale par des méta-réseaux acoustiques sous incidence normale ou oblique
Résumé
Les méta-réseaux sont des structures linéaires périodiques de diffuseurs de taille inférieure à la longueur d’onde, conçues pour réfracter ou réfléchir les ondes dans des directions anormales non prévues par les lois de Snell-Descartes. Dans ce travail, nous présentons des modèles de méta-réseaux acoustiques composées de plusieurs cylindres de laiton de diamètre différent par cellule périodique. Ces méta-réseaux insonés en incidence normale ou oblique nous permettent de contrôler la direction des ondes ultrasonores et ainsi de réaliser une réflexion et une transmission anormales. La conception de ces modèles est basée essentiellement sur un choix judicieux de la période du réseau et sur l’optimisation de la position des cylindres dans le réseau. Des configurations permettant d’obtenir une efficacité unitaire ou presque (toute l’énergie est dirigée vers la direction souhaitée) pour des ultrasons (~200 kHz) dans l’eau sont obtenues en combinant un modèle par éléments finis et un algorithme d’optimisation numérique. L’asymétrie du réseau permet d’obtenir une réponse asymétrique, variant selon la direction d’incidence. Ces configurations sont validées expérimentalement en cuve. La maitrise de la conception de méta-réseaux acoustiques à partir de structures élémentaires simples ouvrent de nouvelles voies au contrôle des ondes acoustiques dans l’eau (i.e. réduction du bruit sous-marin lors d’un battage de pieu), pour des applications en communication sous-marine ou en furtivité/discrétion acoustique sous-marine dans le domaine de la défense.