TE和TM模式光折变表面波

首次研究了TM模的光折变表面波,理论上分别推导了扩散机制下的TE和TM模式的光折变表面波的非线性波方程.通过数值计算分别得到不同传播常数下两种模式光折变表面波振幅空间分布.对TM模式表面波和TE模式表面波的特性进行了比较.讨论了背景光和暗辐照等参量对TM模式表面波的影响.研究结果表明TM模表面波由于晶体各向异性使得Ex、Ez两个光波电矢量分量数值上相差较大,表面波的能量主要集中于Ex分量上;并且Ex分量比Ez分量从表面到体内振幅衰减更快速,能量被更好地约束在表面;背景光和暗辐照可明显影响TM模式光折变表面波从表面到体内的衰减速度.TM模式表面波随传播常数、背景光和暗辐照等参量的变化的规律与TE模类似.     

晶体中电子散射的动力学效应与用于观察表面结构的正面成像法

本文通过对用于观察表面结构的高分辨电子显微正面成像法进展的回顾，从晶体中电子散射的动力学厚度效应出发，讨论了表面波与体波振幅的可比性在表面结构成像中的作用；揭示了表面结构像的厚度周期性，并对正面成像中的顶－底效应提供了一种新的解释。     

压电晶体材料在激波声学器件中的应用及发展

本文阐述了压电效应及压电晶体材料的应用,主要介绍了压电晶体材料在声体波和声表面波传播中的应用,提出了制造性能良好的声体波和声表面波器件所需材料及材料性能改进的思路。     

激光扫描探测声表面波特性

介绍一种新型的探测声表面波传输特性的测量技术.实现了各向异性晶体声表面波衍射场分布的一维扫描显示;二维扫描在电视屏上可对声表面波阵面直接成象,在此基础上求出了声表面波相速以及探测声表面波器件表面缺陷.     

脉冲半导体激光器端面抽运Nd:YAG晶体瞬态热分析

为了研究脉冲半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应,对激光晶体瞬态温度场以及热形变场进行解析分析与计算。考虑到脉冲LD出射光具有超高斯分布,且Nd:YAG晶体热传导各向同性的特点,利用热传导Poission方程得到了超高斯分布脉冲LD端面抽运Nd:YAG晶体瞬态温度场以及热形变场的一般解析表达式,定量分析了单脉冲抽运过程中超高斯抽运光光斑半径及超高斯阶次、脉冲宽度对Nd:YAG晶体瞬态温场的影响以及准热平衡状态温度场的时变特性。结果表明,当脉冲LD端面抽运光具有3阶超高斯分布、抽运功率为80W、脉冲频率为100Hz、脉宽为200 s、钕离子掺杂质量分数为0.01的Nd:YAG晶体瞬态温度场随抽运脉冲呈现出周期性分布,准热平衡状态的温度在25.5℃到29.2℃之间成锯齿形周期分布;晶体抽运面的热形变量在0.13m和0.19m之间也呈现出周期性变化。该研究对于脉冲LD端面抽运全固态激光器热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。     

一种采用IDT技术的新型高频声体波换能器

压电晶体一液体界面的叉指换能器在一定频率的电信号激励下将仅向液体介质中辐射声体波，可将这一效应用于高频声体波超声换能器的制作。通过分析与计算压电晶体一液体的界面有效介电常数虚部，可确定出叉指换能器仅向液体中辐射声体波的表面慢度。根据待激发声体波的频率和慢度，可得到叉指换能器仅向液体中辐射声体波时的周期。考虑到叉指换能器直接接触液体并向液体中辐射声体波，可在叉指换能器表面敷设一层SiO3薄膜以保护电极。该类换能器的最大优点是不需匹配层而直接向液体中辐射声波，其工作频率上限原则上只受声表面波工艺限制。设计并制作出频率为31．5MHz的声体波超声换能器，实测了频响，与理论相符。     

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响,介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式,提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波,利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应。对在基片体内传播的声体波,则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能提高具有指导意义。     

Transient temperature field of Nd:GdVO4 crystal end-pumped by diode

为解决脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体瞬态热效应问题,构建了激光二极管端面泵浦激光晶体热模型,运用解析分析法研究了Nd:GdVO4晶体的瞬态温场分布.考虑到Nd:GdVO4晶体具有热传导各向异性的特点,采用了各向异性热传导方程,得到了超高斯激光脉冲端面泵浦Nd:GdVO4晶体准热平衡态时激光晶体温度场的一般解析表达式.同时对脉冲激光的超高斯阶次、高斯半径、泵浦功率以及脉宽对Nd:GdVO4晶体瞬态温场的影响进行了定量分析与计算.研究结果表明:若使用泵浦功率为40W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为80 ms的2阶超高斯分布脉冲激光泵浦Nd:GdVO4(钕离子掺杂质量分数为1.2％)晶体,达到准热平衡状态时温度在28.8～38.1℃之间成锯齿形周期分布,随着温度场周斯性分布,晶体表面的热形变量也在0.065 μm和0.092 μm做周期性变化.该结果对热焦距变化范围以及对热不敏谐振腔设计具有理论指导意义.     

二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体瞬态温场分析

为解决脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体瞬态热效应问题,构建了激光二极管端面泵浦激光晶体热模型,运用解析分析法研究了Nd∶GdVO4晶体的瞬态温场分布。考虑到Nd∶Gd-VO4晶体具有热传导各向异性的特点,采用了各向异性热传导方程,得到了超高斯激光脉冲端面泵浦Nd∶GdVO4晶体准热平衡态时激光晶体温度场的一般解析表达式。同时对脉冲激光的超高斯阶次、高斯半径、泵浦功率以及脉宽对Nd∶GdVO4晶体瞬态温场的影响进行了定量分析与计算。研究结果表明:若使用泵浦功率为40 W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为80 ms的2阶超高斯分布脉冲激光泵浦Nd∶GdVO4(钕离子掺杂质量分数为1.2%)晶体,达到准热平衡状态时温度在28.8～38.1℃之间成锯齿形周期分布,随着温度场周斯性分布,晶体表面的热形变量也在0.065μm和0.092μm做周期性变化。该结果对热焦距变化范围以及对热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。     

ZnO—SiO2—Si层状结构中叉指换能器的声体波激励研究

当叉指换能器在基片上激励声表面波模式时，同时伴随有声体波的激励。文章根据已有的叉指换能器声体波激励理论，对层状结构ＺｎＯ－ＳｉＯ２－Ｓｉ中叉指换能器的声体波激励进行了研究，通过计算表面有效介电常数εｅｆ（ｓ）的虚部，得到了声体波的激励强度与层状结构参数之间的定量关系。文中所采用的分析方法，适用于其他层状结构中叉指换能器的声体波激励研究     

声表面波混频谐波的实验观察

基于超声无损检测技术的需要,该文在理论分析声表面波混频效应的基础上,提出了一种混频声表面波的激发方法,并进行了相应的声表面波混频谐波的实验观察研究。设计并制作了以斜入射的体横波和体纵波分别激发声表面波的楔块,通过选择适当的体横、纵波激励信号的周波数及时间延迟,可使斜入射体横、纵波分别激发的声表面波完全混叠。通过对接收到的混叠声表面波时域信号进行脉冲反相处理和傅里叶变换,得到明显的声表面波混频谐波信号。结果表明,借助于楔块两列斜入射的体横、纵波可有效产生混频声表面波,实验观察与理论预期一致,这为发展基于混频声表面波的超声无损检测技术奠定了基础。     

声表面波在空心圆柱体中的传播特性分析

空心圆柱体管道类的声表面波检测是目前工程检测领域常见的问题.通过势函数和位移假设,建立了声表面波在空心圆柱体内传播的频散方程.数值计算结果表明在空心圆柱体内传播的声表面波与平板中传播的兰姆波存在类似,位移表现为对称和反对称模态.随着频率的增加,低阶模态的相速度逐渐趋于声表面波波速,同时空心圆柱体的壁厚对声表面波相速度的...     

建筑物内电磁波传播的计算问题

本文用时域有限差分(FD-TD)法研究了建筑物内电磁波传播的计算问题.首先把计算结果与联合有限元法和边界元法的结果进行了对比,而后计算了不同频率电磁波从不同方向入射时建筑物内电磁场分布的特点.并计算了线源辐射的电磁波在建筑物内的传播及向外辐射的特性以及脉冲电磁波在建筑物内传播和反射的特点.     

基于耦合模理论的Y型声表面波器件特性分析

声表面波理论是研究高性能声表面波器件的理论基础。耦合模理论因能正确、全面反映声表面波在压电材料上的传播特性得到广泛的重视。应用耦合模理论分析推导自行研制的Y型声表面波器件特性,并编制相应的软件包。应用该软件包计算Y型声表面波器件中心频率处的插入损耗(-12．6dB)与实验结果(约-13dB)相近,为声表面波器件提供一种有效的分析工具。     

超导电路与体声波谐振器组成的量子iSWAP门方案

高保真度量子门的物理实现是量子计算和量子通信的关键技术之一。根据电路量子声动力学和量子电动力学,提出了由两个具有较长相干时间的超导transmon qubit和一个具有高机械品质因数的薄膜体声波谐振器组成的量子门方案,体声波谐振器起到类似微波光子通道的作用,使两个transmon qubit之间实现量子态交互。该文先用Butterworth van Dyke模型分析体声波谐振器在方案中的等效电路,构建系统的量子化哈密顿量,再用二能级原子 声子混合量子态形式编码系统的量子态,通过调节外磁场来调控系统的输入态,系统的输出态可通过测量模块得到。在Jaynes Cummings模型下,该系统能完成具有高保真度的量子相位交换（iSWAP）门操作。     

Asymmetric double-quantum-well phase modulator using surfaceacoustic waves

An AlGaAs-GaAs asymmetric double-quantum-well (DQW) optical phase modulator using surface acoustic waves is investigated theoretically. The optimization steps of the DQW structure, which so far have not been reported in detail, are discussed here. The optimized phase modulator structure is found to contain a five-period QDW active region. A surface acoustic wave induces a potential field which provides the phase modulation. Analysis of the modulation characteristics show that by using the asymmetric DQW, the large change of the induced potential at the surface and thus large modification of the quantum-well (QW) structure can be utilized. The modification of each QW structure is consistent, although this consistency is not always preserved in typical surface acoustic wave devices. Consequently, the change of refractive index in each of the five DQW's is almost identical. Besides, the change of effective refractive index is ten times larger here in comparison to a modulator with a five-period single QW as the active region and thus produces a larger phase modulation. In addition, a long wavelength and a low surface acoustic wave power required here simplify the fabrication of surface acoustic wave transducer and the acoustooptic phase modulator     

LGS声表面波双模温度传感器研究

该文研究了基于硅酸镓镧（La3Ga5SiO14,LGS）压电衬底的声表面波(SAW)谐振器的瑞利波模式谐振频率和体声波模式谐振频率的温度特性,并利用这两种模式构建了一种宽温度范围的具有线性输出特性的温度传感器。研究结果表明,基于LGS衬底的谐振器的瑞利波模式和体波模式的谐振频率均与温度成二次函数关系,且二阶频率温度系数接近,利用此特性构建的双模温度传感器测试结果和热电偶测试结果基本一致。该文提出的这种双模温度传感器可获得全温度范围的线性输出特性,可应用于LGS高温SAW温度传感器。     

电导率调制体声波谐振器FDTD仿真研究

该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律,为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入,为了提高仿真精度,连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明,电导率在1～30 mS/m时,对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。     

The coupled modes of acoustic waves and drifting carriers in piezoelectric crystals

The amplification of acoustic waves in piezoelectric semiconductors is analyzed in terms of the normal modes of the uncoupled system. The characteristics of the growing wave are presented for a range of the crystal parameters in terms of the conduction frequency (σ/ε) and the diffusion frequency (v²/D). Boundary conditions are worked out to show that an acoustic wave at the input to the amplifying section will couple into the growing wave without appreciable initial loss. The experimental results with CdS at 500 Mc confirm the general features of the theory and serve to point out two problems which must be overcome. The first is one of eoupling into the acoustic waves from an external source. Present methods are quite inefficient. The second is one of internal oscillations within the crystal which occur when the drift velocity exceeds the velocity of sound. If these problems can be solved, it should be possible to use this gain mechanism well into the microwave region.     

Non-Destructive Evaluation of Elastic Targets Using Acousto-Electromagnetic Wave Interaction and Time Reversal Focusing

The objective of this research is to demonstrate the efficacy of using acoustic and electromagnetic (acousto-EM) wave interaction and time-reversal focusing in the non-destructive evaluation of an object. Acousto-EM wave interaction occurs when an electromagnetic wave scatters from an object under seismic or acoustic illumination; the acoustic vibration of the object gives rise to a frequency modulated scattered electromagnetic field which is a function of the object and both the electromagnetic and acoustic source parameters. A recently developed model, which is capable of predicting the first Doppler component of the frequency modulated scattered field for arbitrary two-dimensional objects over a wide bandwidth, is used in the analysis. Time reversal focusing is also used to improve sensitivity and obtain information about the location of flaws within the target. Both the unshifted electromagnetic fields scattered from the stationary target and the Doppler component are analyzed. The sensitivity of the Doppler component to the presence of flaws, which perturb the mechanical mode shape and resonance frequency, is demonstrated for application in non-destructive evaluation.