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基于周期极化铌酸锂的声光器件研究

冷飞  
【摘要】:本文对周期极化铌酸锂中的声光器件进行了研究。声光器件包括:声表面波器件,声调非线性效应器件。其中声调非线性效应包括声调基波和声调二次谐波。在这个基础上,我们设计了合适的铌酸锂超晶格结构,基于超晶格中独特的压电、声光效应,提出了一系列具有重要应用价值的铌酸锂超晶格光学器件设计,对铌酸锂超晶格的实用化起到积极的推动作用。本文涉及的主要工作有: 1.利用声学超晶格产生声表面波,并采用格林函数对此进行理论计算,分析了不同的结构产生的响应,并进行了对比分析,从理论上计算了正负畴比例不同,对声学超晶格产生的影响。从而引申到声表面波的产生,以此来验证声表面波的指宽比的作用。并且认证了声学超晶格可以产生高频率的声波,能用来取代传统的声表面波器件,在制作上可以更容易获得,并且由于超晶格具有很好的光学效应,因此在声光集成方面有着很好的应用。 2.我们探讨了在周期极化铌酸锂中,声光调谐二次谐波产生的机制。首先通过外部的换能器馈入声波,验证了声调二次谐波的机制。由于器件的集成性,我们通过设计合适的超晶格周期,通过在超晶格y向加上射频电场内部直接激发声波。这样光学器件的集成性得到了大大的增强。而且PPLN的周期倒格矢弥补了准位相匹配中二次谐波产生的波矢失配,使得可以有效产生倍频。同时通过合适频率的声子,光子被散射至不同的偏振态将影响倍频的过程。声光偏振旋转的过程和准位相匹配的倍频耦合在一起。二次谐波的偏振态、强度以及相位都可以因声光作用得到有效的调制。 3.我们探讨了在周期极化铌酸锂中,声光调谐基波的二次谐波产生的过程。通过外部换能器馈入声波,从而使基波偏转,出现一些新颖的物理现象。Z向的基波输入可以产生Y向基波和Z向的二次谐波。Y向的基波输入也可以很好的获得Z向的二次谐波。同时具有Y向和Z向的基波输入,则产生的二次谐波呈现出周期性变化的结果,如果两者之间产生位相差,则变化很小的位相,产生的结果发生很大的改变。所以位相对这个结构影响很大。我们可以用来制作位相型敏感器件,若考虑反向耦合,则会有新的效应。


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