基于声表面波的喇曼型声光移频器的研究

A Raman acousto-optic frequency shifter （AOFS） based on surface acoustic wave （SAW） is presented. It consists of a double-ended SAW resonator and optical waveguide system. The structure parameters of the SAW resonator are optimized using COM software and the optical waveguide system is designed using an effective index method. The AOFS prototype fabricated using MEMS technology is detected. The optical beat signals su- perimposed by ± 1st-order and ±2nd-order diffracted beams are detected. The frequency shift of 78.2201 MHz related to the 1 st-order diffracted beams and 156.2306 MHz related to the 2nd-order diffracted beams are obtained respectively.     

声表面波陀螺效应声光检测技术研究

简要介绍声表面波(SAW)陀螺效应和布喇格声光互作用现象,提出了检测SAW陀螺效应的方法。该方法的核心是通过声光布喇格作用,把SAW陀螺效应引起的声速变化信息寄载到布喇格衍射光中,通过检测布喇格衍射角度推算出固体介质的旋转角速度。论述了SAW陀螺效应检测原理,初步设计了检测系统,推导了SAW陀螺效应检测系统的测量公式。     

低损耗高Q值声表面波谐振器

介绍了低损耗高Q值声表面瑞利波和声表面横波谐振器的原理、结构、制作和关键的设计参数,以及实验结果。其中双端声表面瑞利波谐振器的有载Q值可达5000以上,无载Q值可达20000以上。     

一种用于激光打标机的声光Q开关

介绍了一种用于激光打标机调Q用的声光Q开关,描述了其原理设计和制作。给出了光孔径φ4mm,光波长1.06um,衍射损耗>50％,驱动功率50W,插入损耗<5％,调制频率1—50kH_z的实验结果。     

并联单端声表面波谐振器的陷波滤波器设计

通过采用并联SAW谐振器设计方法,利用SAW谐振器、压电晶体和IDT的等效电路,得出声表面波陷波器的频响曲线,解决了信号干扰的问题。此种方法突破了传统的把SAW谐振器作为串联元件的设计,并与之前的频响曲线进行比较,使得中心频率处的衰减达到30dB左右,能更好地进行选频。     

用于多普勒激光雷达系统的光纤声光移频器

介绍了应用于多普勒激光雷达系统中起频移作用的光纤声光移频器的设计及应用,描述了光纤声光移频器的工作原理,着重介绍光纤声光移频器的关键指标插入损耗、消光比、频率精度和稳定度的设计方法,得到了工作波长1.55 μm,插入损耗1.8 dB,消光比45 dB,频率稳定度优于频率×10 -7的实验结果。     

声表面波谐振器传播状态的ANSYS仿真

为描述声表面波的传播状态,利用ANSYS软件对声表面波(SAW)谐振器进行了仿真。在对声表面波产生机理和SAW谐振器工作原理分析的基础上,建立了SAW谐振器仿真模型,讨论了网格划分不同对仿真结果精度的影响,得出了在每个SAW波长尺寸内划分30～40个网格可以得到较精确的仿真结果。对不同长度声孔径的声表面波谐振器进行了仿真分析,得出了声表面波只在固体表面1～2个波长深度范围内传播的仿真效果图,与理论分析有很好的一致性。最后对IDT/ZnO/金刚石/Si结构的声表面波器件进行了仿真,得出该结构声表面波器件SAW传播速度与ZnO的厚度成反比,其大小是IDT/ZnO结构器件SAW传播速度的2～3倍。     

ZnO单晶声表面波谐振器传播特性的研究

基于有限元压电材料中表面波传播的有限元分析原理,利用有限元分析软件COMSOL对基于ZnO单晶材料的声表面波器件进行多物理域耦合建模与仿真,提取出了符合声表面波振型的对称模态变形图和反对称模态变形图。通过谐振频率分析,计算出了ZnO单晶的相速度和机电耦合系数;通过频率响应分析,得出谐振器输入导纳、阻抗与频率之间的关系图;最后讨论了叉指换能器的结构对谐振频率、反谐振频率的影响,得出输入、输出叉指换能器(IDT)的叉指电极对数越大,插入损耗值越大,信号衰减越小。     

单端口声表面波谐振器在片去嵌方法分析

为了准确地设计声表滤波器,需要从参考声表面波(SAW)谐振器的测量值中提取精确的材料参数。测量SAW谐振器时,单个谐振器无法直接进行测试,需要引出传输线并使用GSG或GS探针进行测量,消除传输线影响的去嵌入过程对于SAW谐振器材料参数的准确提取非常重要。该文介绍了几种声表面波谐振器的去嵌入技术,包括Open-Short算法、电磁仿真方法、分段等效电路模型方法、集总参数等效电路法。通过实例验证了几种常用的去嵌方法并对其进行了分析。     

基于差频原理的声光移频器

描述了声光移频器的特点及应用,依据一般声光移频器移频频率大于20MHz的局限性,提出了一种基于差频原理的声光移频器,介绍了其工作原理、光路设计及电路设计,在1 550nm波长下,得到了衍射效率>60%,移频频率±1MHz,频率稳定度优于10-6/2h的测试结果。     

连续固体激光器用声光Q开光

介绍了用于连续固体激光器调Q用的声光Q开关，用述了其原理、设计和制作过程。给出了光孔径为φ4mm，光波长1．06μm，衍射损耗＞50％，驱动功率50W，插入损耗＜5％的实验结果。     

两维声光Q开关

报道了一种实用高效的两维声光Ｑ开关，描述了两维声光Ｑ开关的基本原理，详细推导出正常布喇格衍射的两维声光Ｑ开关衍射效率和衍射损耗的表达式，分析了两维布喇格衍射和一维布喇格衍射之间的关系，并给出了在驱动功率４０Ｗ，光束直径５ｍｍ，光波长１．０６μｍ时衍射损耗达５０％的实验结果。     

多级声光衍射相互作用长度的实验研究

实验研究了多级声光衍射条件下的最佳声光相互作用长度与声波和光波之间的定量关系。测量结果表明最佳声光相互作用长度与声频紧密相关而几乎与入射光波长及强度无关。实验结果发现当声频低时,相互作用长度短,声频在9 MHz左右,相互作用长度约为8 mm,当声频降低为6 MHz左右时,相互作用长度约为4 mm。设计了以纯水为介质的声光Q开关器件,在超声频率9 MHz,声功率3.4 W的条件下实现了约98%的总衍射效率。     

基于喇曼-奈斯衍射的MOEMS加速度计的设计与工艺实验

本文主要设计了一种新型的基于喇曼奈斯声光衍射的微光机电加速度计。它主要由一个声光移频器与一系列光波导构成。文章首先对器件的基础理论与基本原理做了简要的介绍。然后设计了一种基于弯曲板波的延迟线振荡器做为声光移频器,其克莱因-考克参数为0.38。设计了厚度2微米,宽度0.6微米的单模光波导用于光的传输,同时还设计了波导偏振器以保证波导内的光具有相同的偏振方向。接着,基于前文的设计,文中提出了基于硅工艺的器件加工方案与流程,并详细讨论了加工流程中存在的难点与问题。最后针对提出的难点与问题进行了一系列的工艺实验,找到了解决难点和问题并复合设计要求的工艺条件与参数,实验结果表面本文提出的器件的设计与加工是可靠可行的。     

基于喇曼-奈斯衍射的微光机电加速度计理论分析和原理验证

本文设计并模拟了了一种新型的基于喇曼-奈斯衍射的微光机电（MOEMS）加速度计。该加速度计将通过MEMS技术制造,并具有与已见报导的MOEMS加速度计完全不同的敏感原理。本文详细讨论了该新型加速度计的基础理论与原理;建立了弯曲板波延迟线振荡器的3D有限元模型,进行了谐响应分析和瞬态分析,得到器件工作频率在40MHz左右;最后建立了该微型加速度计的宏模型,对该器件的可行性进行了论证。该新型加速度计具有灵敏度高、抗辐射等优点,具有很大的应用前景。     

Raman-Nath衍射光强的研究

介绍了一种新的关于拉曼-内斯(Raman-Nath)衍射光强的推导方法。采用先推导超声光栅中一个栅缝的衍射光强,然后再考虑周期排列的N个缝的缝间干涉因子的思路,从而得到光强。该方法体现了周期性,得出了主极大的半角宽度,次级大的数目位置等性质,最后对这些性质的应用进行了探讨。     

低损耗高效率声光Q开关技术

介绍了用于二极管泵浦固体激光器声光Q开关的设计、制作及应用。该声光Q开关采用重火石玻璃作声光介质，其互作用长度仅为15mm，衍射效率高达80％，插入损耗仅为8％。通过适当的电路设计，驱动电源电脉冲下降时间为6ns，这样调Q得到的脉冲激光宽度为7．68ns，在10kHz调制频率下，峰值功率达72．9kW。     

2 μm声光Q开关

介绍了一种用于固体激光器调Q的2μm声光Q开关。首次使用\"失配率\"来表征声光器件的阻抗失配程度,并采用LC匹配网络使阻抗失配率从0.82降低到0,衍射损耗提高了1倍。该文还提出了通过减小声光介质的厚度来提高散热速率和产品可靠性的设计方案。该声光Q开关采用石英晶体作为声光互作用介质,通光方向长度45mm,有效光孔径φ3mm,在驱动功率80W时对2μm线偏光衍射损耗达到了88%。该器件用于Ho∶YA激光器中,在重复频率10kHz时,获得的单脉冲能量1.6mJ,脉冲宽度20ns。     

电磁开腔品质因数Q的计算

本文对电磁开腔镜面反射损耗、镜面衍射损耗、耦合孔损耗在各种模式下引起的品质因数进行了深入的理论分析,得到了品质因数更为精确的计算公式,最后给出了计算实例。