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表面波声电光效应的研究

刘韬  
【摘要】: 本文详细介绍了声光效应、电光效应和声电光效应的工作原理。包括了描述声光效应的概念、衍射效率、声光优值和有效声光系数的概念;介绍了声光互作用的分类方法,及体波和表面波的区别。介绍了电光效应概念和分类。最后把声光效应和电光效应结合在一起,介绍了两种声电光器件的工作原理。 从参量互作用基本方程出发,导出表面波声光效应的耦合波方程。电光电极上加直流电压将引起电致动量失配。同时驱动电声换能器的电信号频率是变化的,将产生与器件中心频率之间的频率偏离量,从而引起声致动量失配。因此,在声电光效应耦合波方程理论中,用电致动量失配与声致动量失配之和代替单纯的声致动量失配,就可以把声光效应的耦合波方程,作为声电光效应的耦合波方程。通过求解方程,得出衍射效率计算公式。由于表面波声电光器件多了一个信号输入端口,使用起来更加灵活,在实时信号处理,如相关、卷积、匹配滤波、频谱分析、矩阵光计算等领域有广阔应用前景。 利用坐标变换的方法,一个是坐标矩阵变换法,另一个是下标变换法。结合铌酸锂晶体的对称性,分别得出了介电系数、电光系数、劲度系数、声光系数和压电系数。并介绍了铌酸锂的光学性质。这些性质可以被用来计算声表面波声电光效应的工作模式。 通过求解表面波基本方程,计算最适合表面波声电光器件的声光工作模式,对铌酸锂晶体的六种切割方式进行了计算。最后筛选出YZ切和ZY切最适合声光工作模式。但是ZY切时,电光效应使折射率椭球发生旋转,通过计算,找不到一个旋转角度得出新坐标系下的主折射率。所以也排除了ZY切的电光效应工作模式。最后计算了YZ切的声电光效应工作模式。


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