氧化碲(TeO_2)声光器件换能器的频率特性及外部匹配网络设计

【摘要】：声光器件的原理基础是晶体中的声光效应，从麦克斯韦方程出发导出晶体中的光学基本方程，研究晶体中的光波传播性质；从连续介质中牛顿第二定律出发，得到晶体中声学基本方程，研究晶体中的声波传播性质；以此为基础研究晶体中的声光效应。 声光系数法和参量互作用法是描述声光效应的两种方法；建立耦合波方程以计算因声光效应而引起的衍射光强度的变化，根据声光互作用长度的大小把衍射分为喇曼奈斯衍射和布拉格衍射；由于布拉格衍射效率较高，所以在声光器件中主要利用布拉格衍射。 由于氧化碲的相对声阻抗很小，采用一般的阻抗匹配方法很难实现实现各个镀层间阻抗的匹配，导致声能的损耗过大，采用声学增透膜的方法减小声波在各个镀层面上的反射，增加了声波的透过率，减小了对声能的损耗。采用传递矩阵原理，利用MATLAB软件计算声能在镀层间中的变化关系。分别设计了三层、四层、五层换能器结构，选取了三种换能器中各个镀层的材料，采用逐层试探的方法确定各个镀层的相对厚度、计算出各个镀层的实际厚度，计算出三种换能器的带宽，分析了三种换能器的损耗与阻抗和频率的关系。利用匹配网络对换能器进行声能补偿，减小了镀层对声能的损耗，提高了声能的利用率。