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Observation of topological charge transformations in acoustic vortex using passive periodic systems

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2025年第1期Mechanics & Astronomy) .卷 140-147页

作者： Di-Chao Chen Xie Liu Changqing Xu Da-Jian Wu Ying Cheng Xiao-Jun Liu School of Physics and Technology Nanjing Normal University Key Laboratory of Modern Acoustics School of Physics Nanjing University

Vortex transmutation utilizes a periodic system, which not only enables the alteration of the topological charge(TC) of unstable input vortices but also facilitates their transformation into stable structures. This approach is crucial for investigating the characteristics of vortices in various wave systems. Here, we achieve acoustic vortex TC transmutation by employing a welldesigned dual-structured plate external system(DPES). The interactions between the acoustic vortex and the finite-order discrete rotational symmetry lead to the transformation of its topological charge when complete rotational symmetry is broken to Nthorder discrete symmetry. Our results experimentally demonstrate the acoustic vortex TC transmutation based on passive artificial structures, enabling numerous applications in particle manipulation and information multiplexing as well as advancing our understanding and control over free-space acoustic vortices.

关键词： acoustic vortex topological charge transformation artificial structure

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