Focalização automática ultrassônica afiada com metasuperfície acústica

A focalização por ultrassom se manifesta como a acumulação de energia de ultrassom no alvo. Isso atrai um interesse extenso devido à sua vantagem substancial em detecção de engenharia e ciência biomédica. No entanto, a técnica de focalização convencional leva à indesejável influência fora do alvo na região não focalizada, dificultando sua aplicação, como na cirurgia por ultrassom. Aqui, propomos um feixe de ultrassom com propriedades idiossincráticas de autofocalização aguda e o implementamos com a metasuperfície binária. O feixe mostra uma acumulação aguda no foco com um aumento abrupto de intensidade em três ordens de magnitude, enquanto mantém a região não intencional intacta. A autofocalização aguda é realizada pelo controle da autoaceleração transversal e colapso da caustica no foco de uma maneira não linear. O contraste de intensidade, largura e posição do feixe são altamente ajustáveis para realizar a focalização livre com alta eficiência. Notavelmente, a possibilidade de sintetizar a autofocalização abrupta pela modulação apenas de fase é revelada. Como implementação, demonstramos que o controle preciso do feixe convergente afiado pode ser realizado por uma metasuperfície extremamente simples com elementos binários. Os feixes de autofocalização aguda abririam um caminho para realizar a diversa focalização por ultrassom com aplicações promissoras em imagem médica por ultrassom, terapia e avaliação não destrutiva.