压电超声换能器的性能分析及应用领域

介绍各种不同类型的压电超声换能器及其性能分析，并探讨了此类器件在现代工业技术中的应用领域。     

用于非接触超声洁牙的压电换能器设计

设计了一种非接触式的超声洁牙装置。通过12个超声变幅单元并联组合成牙套式阵列结构,突破了口腔有限空间内对换能器声发射能力的限制。采用声-结构耦合有限元模拟和回归分析,在300~400 kHz工作频段优选PZT-5H 为压电相,优化了透声层内空心圆锥形变幅杆设计。其辐射到牙列表面的平均声功率为2.32 W,正、负相最小声压幅值分别为794.668 kPa、-800.854 kPa。声场分布分析表明,在300~400 kHz频段内扫频激励产生的混响声场可以覆盖整个牙列,实现全方位的超空化非接触式洁牙。     

超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计

给出了一种新的超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计方法,利用该方法系统计算了在不同入射角以及不同换能器片数情况下器件设计参数的准确数值。计算结果表明,该设计方法可以实现反常声光器件的超声跟踪,并且能够使器件获得更大的3 dB带宽和更高的衍射效率。     

消除模间干涉现象的光纤光栅模式转换器

光纤通信技术占据了目前通信传输的主要地位,但基于波分复用技术的单模光纤通信系统目前则面临着严重的信道容量危机,因此基于多模/少模光纤的模分复用技术逐渐得到了人们的重视。模式转换器是模分复用技术中的重要器件之一,而长周期光纤光栅是一种很好的全光纤模式转换器。在利用长周期光纤光栅完成LP01到LP11模式转换的基础上,这种新型的模式转换器利用多模光纤消除了模式间干涉,从而使模式转换的模式纯度更高、稳定性更好,在模式转换效率达到99.5%的同时还可以保证几乎没有模式间干涉现象的产生。同时,这种模式转换器的多种传感特性也良好,其对拉力有着很好的线性灵敏性,可以达到2.83 nm/N和5.66 dB/N,因此此结构在未来的模分复用及传感领域会有重要的作用。     

压电超声换能器的应用与发展

压电换能器是超声技术的主要部件,其种类多,用途及发展前景广。该文回顾了超声换能器的发展历程,概括总结了压电超声换能器的分类和应用,分析了压电超声换能器的发展趋势。大功率、低压驱动、高频、薄膜化、微型化、集成化是当前的发展方向。     

新型的光纤型声光器件

声光效应与光纤技术相结合制成的一系列新型的光纤型声光器件,如抽头、幅度调制器、移频器以及相位调制器等,目前越来越受到人们的关注.本文简要介绍国外对这些器件的研制进展、工作原理、结构、性能及其应用等,并对各种不同的实验结构分别进行分析比较,展望了其发展前景.     

可实现连续激光-脉冲转换的全光纤声光耦合环形谐振腔

研究了光纤声光耦合环形腔独特的谐振特性。结果表明利用光纤声光耦合器的移频与滤波特性 ,可研制成一种全新结构的光纤声光耦合环形谐振腔。从理论和实验上证明了 :基于腔内累积声光移频分量的多光束干涉 ,光纤声光耦合环形谐振腔可将注入的连续激光将转换为脉冲列输出。     

氯化亚汞声光器件三层换能器的优化设计

提出用环氧树脂聚合物作为缓冲层，设计氯化亚汞声光器件的换能器。从器件的布喇格带宽和工艺条件出发，优化设计了三层（含顶电极，缓冲层，底电极）结构的换能器，计算了以不同金属材料为电极时，其三层的各自厚度，并确保了换能器的倍频程带宽。     

共线声光模式转换效率的分析与计算

利用声表面波共线声光效应的衍射光栅可使波导中导模向泄漏模转换,此现象在光通信在线解复用系统具有潜在应用前景。利用耦合模理论求解这一过程,模式转换效率可以化作声波频率、声光作用长度、波导厚度和声波功率密度的函数,利用数值计算得出结果并给出其关系。由数值计算结果可知,x切质子交换铌酸锂波导模式转换效率最大,适当选择波导长度和声驱动功率密度,其TE0→TMυ转换效率可达90%以上。     

非线性SELFOC光纤轴对称模式的转换

本文探讨非线性SELFOC光纤的模式转换。给出了计算这种光纤轴对称模式转换的公式。结果表明,如果n_2P(n_2:非线性系数,P:功率)较大,那么克尔非线性效应导致了模式转换。     

用于消除振动影响的光纤电流传感器结构

与传统电磁式电流互感器相比，基于法拉第效应的光纤电流传感器有许多明显的优点，因而获得了广泛的研究。光纤的固有双折射是影响传感器精度的主要原因，如何消除双折射也是研究的关键问题。这种双折射不仅与光纤本身的性能有关。还与工作时的环境温度、振动等因素有关。当传感头受到强烈振动时，所产生的机械应力将使传感光纤的固有双折射发生变化．影响输出光的偏振态．使传感器精度下降。提出了一种对称型的传感器结构．采用两套相同的光源及探测器．使传感光纤中形成传播方向相反的两束光．利用应力双折射的互易性补偿振动影响。实验表明．该结构可使传感器性能得到明显的改善．在10g的振动强度下．测量结果的线性度达到了二0．3％以下。     

光纤光栅声光调制特性分析

高频超声波在紫外写入的光纤布拉格光栅(FBG)上传播，产生的长周期超声光栅调制光纤光栅，形成光纤超声超结构光栅。利用模式耦合理论，分析了光纤超声超结构光栅的光谱特性，得出光纤超声超结构光栅的反射谱存在多个反射峰，其反射峰的波长间隔由超声波的频率决定。因此，可以通过改变超声波的频率，调节一阶反射谱的反射波长，从而实现宽调谐范围的快速波长可调滤波器。该滤波器与通常的声光可调滤波器相比，带宽更窄，调谐速度更快。     

1/4波片对全光纤电流传感器的影响与优化

1/4波片是全光纤电流传感器(AFOCT)最重要的光学器件之一,针对SLD宽谱光源产生的时间相干性问题,借助琼斯矩阵对光束的传播全过程进行了详细分析与计算,推导出探测器关于1/4波片参数的光强表达式。根据闭环电路工作原理得到了1/4波片参数对传感器信噪比和标度因数的影响规律,并通过实验验证。根据传感光纤的Verdet(维尔德)常数的温度特性,提出了1/4波片的优化设计。     

Development of Optical Voltage Transducer Based on Dual-Mode Highly Elliptical-Core Polarization Maintenance Fiber

This paper describes an optical voltage transducer （OVT） for the 35 kV electric power system based on modular interference in dual-mode highly elliptical-core polarization maintenance fiber （E-Core PMF）. The temperature and environmental perturb- bation can be compensated automatically. In the scheme, a quartz crystal cylinder wrapped with highly elliptical-core fiber plays the role of voltage sensor head. The two interference output lobes＇ intensity from the E-core PMF is modulated with the converse piezoelectric effect of quartz crystal. A PZT wrapped with E-core PMF at ground potential serves as the static modular phase difference control and temperature compensation unit. The experiment results indicate that the OVT designed in this paper has satisfying performance and could successfully rejects the temperature perturbation.     

基于声光效应的声光器件特性研究

构建了声光效应实验装置,对Bragg衍射时声光器件的调制、偏转、带宽和中心频率特性进行实验研究,进一步利用Origin软件对实验中得到的关系曲线进行理论模拟。结果证明,入射激光穿过声波传播后的光学媒质时会产生多级衍射。在适当的设计条件下,一级衍射光会有最高的衍射效率。一级衍射光的偏射角与声波的频率成正比,衍射波强度随声波功率变化而变化。该研究不仅为声光效应实验提供更完备的理论参考,更为声光器件的实际应用研究提供了可靠依据。     

双孔光子晶体光纤光学电压传感方案研究

设计了一种基于双空气孔光子晶体光纤(PCF)模间干涉的光学电压传感的实验方案。用缠绕了双孔光子晶体光纤的石英晶体作为电压传感头,在被测高压电场的作用下,双孔光子晶体光纤的长度因石英晶体的逆压电效应形变而受到调制,进而可以改变模间干涉输出两个边瓣的光强分布,对两个干涉输出边瓣进行探测实现对高电压的测量。在低压端用一个缠绕了双孔光子晶体光纤的压电陶瓷(PZT)来调整模间初始相位差,使之处于正交状态。实验结果表明,在实验室条件下能获得0.5%的测量精度,具有很好的线性度。     

一种探测激光超声的光纤传感器设计与应用

设计了一种基于单模光纤双折射效应的光纤超声波传感器;在分析光纤双折射效应原理的基础上提出了螺旋型和平行型绕制传感器的方法。利用该传感器对不同厚度金属材料中的超声波进行了测量。实验结果表明,该传感器具有较宽的频响(大于10MHz)和较高的响应灵敏度。实验还发现,螺旋型探头对点源激发的超声脉冲的测量结果十分理想;而平行结构的探头更适合于线源激发的超声脉冲的测量。     

光纤光缆的偏振模色散系数研究

本给出了在不同的外界条件下的一些光纤和光缆的偏振模色散系数的测量值,而且对测量结果进行了讨论和分析。     

声频定向超声波扬声器的设计分析

声频定向系统利用了超声波在空气中传播的非线性交互作用和自解调效应直接在空气中产生具有高指向性的可听声音。介绍了声频定向扬声系统的原理和系统组成,重点分析了基于PVDF膜设计超声波换能器的要求和设计方法及一款超声波换能器。     

新型光纤的技术发展及应用

介绍了国际上最新的通信光纤技术发展情况,包括新型多模光纤、单模光纤的制造技术及其应用。文章还详细地介绍了国内外最新类型的特种光纤及其发展、应用。此外,对我国光通信技术现状、发展和趋势也作了一定程度的阐述。