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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

李存波  
【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。


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