线形宽带超声相控阵换能器的声场分析

讨论了一种计算矩形活塞阵元声场脉冲响应函数的简便算法,通过对不同延时量的矩形活塞阵元声场脉冲响应函数进行叠加,得到线形换能器阵列的脉冲响应函数;再施以宽带脉冲激励函数,得到线形换能器阵列的声场分布。比较了3种不同换能器的脉冲响应及声场分布,该法对工业无损检测领域超声成像用换能器参数优化具有重要意义。     

反常大带宽声光偏转器

该文介绍了一种利用反常声光互作用原理制作的大带宽声光偏转器。该器件使用的声光互作用介质是磷化镓晶体,声波模式是横波,采用单片换能器结构,实现了带宽与衍射效率的合理兼顾。制作的大带宽声光偏转器样品的3dB带宽达1 040MHz,峰值衍射效率达20.4%@1W,这时中心频率为1.62GHz,光波长是633nm。     

一维线形超声相控阵换能器辐射声场研究

在相控阵超声工业无损检测中,超声换能器的声场分布直接决定着被检测区域的回波信息特征,从而影响检测结果。本文通过研究超声波在固体介质中的传播规律,建立了超声相控阵换能器在介质中辐射声场的数学模型,数值模拟了在一层、两层介质中相控阵换能器的辐射声场图,声场结果为更形象直观的了解声场变化和检测结果评估提供理论依据。     

层状多界面的超声相控阵换能器声场研究

针对层状多界面粘接检测存在的难点,采用相控阵超声检测技术进行研究.建立了矩形换能器的辐射声场模型与声束聚焦偏转的时间延迟计算方法,实现了对声束的聚焦偏转控制.采用7 MHz的超声相控阵换能器仿真研究了多层介质中声场的特性,从仿真结果得出相控阵超声技术可用来检测层状多界面结构的多界面脱粘情况.     

利用双晶体实现的低频保偏光纤声光移频器

该文介绍了一种低频保偏光纤声光移频器的设计、制作、性能参数及典型应用。采用双晶体反向级联设计,将两片晶体工作频率的差值作为器件的移频频率,避免了单片声光晶体难以实现低频声光移频的问题。样品获得的性能参数为:工作波长1 053nm,移频频率10 MHz,插入损耗3.3dB,光上升时间33ns,输出偏振态线偏振。     

布拉格声光衍射场光强空间分布不均匀的研究

从波动方程出发,结合声光移频器的工作原理,根据声光晶体的有限尺寸,建立声场模型,推导出布拉格声光作用的耦合波方程。有限差分方法分析衍射场光强的空间三维分布。结果表明,声场振幅的不均匀分布会影响声光衍射场的光强分布。     

二维声光调Q开关近场衍射效率分布

通过一维声光调Q开关晶体内的声压分布,得到一维声光Q开关晶体内部衍射效率的空间分布。再通过计算一维Q开关衍射效率的空间分布,得到二维声光调Q开关晶体中超声场的空间分布,进而得到晶体中衍射效率的空间分布。研究发现在相同驱动功率下,二维声光调Q相比一维声光调Q,在关断损耗上有较大提高,二维声光调Q衍射效率极大位置在z=2 mm平面处。     

高斯展开法计算各向异性介质中的声场分布

声场分布一般使用Fresnel积分或瑞利表面积分来计算.由于这类积分的强烈振荡性,直接数值积分,即通常的广义点源叠加方法(GPSS),计算比较复杂.Wen和Breazeale将声源分布函数表示成一组高斯函数之和,从而场积分简化为一组高斯束函数叠加,避开了复杂的数值积分.Spies等将此方法推广应用到圆形活塞换能器在横向各向同性固体中的声场分布的计算.本文在Spies等人的研究基础上提出了一种计算任意分布矩形活塞换能器在各向异性(横向各向同性)介质中声场分布的方法,突破了以往对于换能器必须是圆形轴对称的限制.这种方法较GPSS更为简单且有效.     

声光调制器换能器阵列远场声束特性研究

根据亥姆霍兹方程的远场解,为使声光调制器(AOM)换能器在输出平面上声压输出的分布模式较好,衍射光能的传输特性更好,该文研究并提出了换能器的远距离分布模型.基于该理论模型,仿真分析了远场声束截面声强分布、传输中心轴声强分布及声束束宽等换能器相关特性,并利用计算激光衍射效率的方案进行实验验证.实验表明,测试数据与该理论模型吻合,在90％的能量区域内,理论模型拟合测试数据的误差低于5％,实验条件下声光晶体在2.08 mm≤z≤3.43 mm(z为晶体中传输距离)范围内具有最佳模式转化效率.利用此模型可确定声光器件中晶体最优衍射率区域.     

一种新型远红外声光调制器

介绍一种新型远红外声光调制器,采用高品质因子Ge单晶(III)方向传声作为声光介质,铌酸锂晶体作为压电换能器,工作中心频率为80MHz;还介绍了两种散热结构,经测试比较,环绕散热结构比背面散热结构的衍射效率提高10%,而且光斑质量也明显变好,较大地提高了远红外声光调制器的性能,利用10W高频驱动功率,测得锗声光器件的峰值衍射效率为65%。它的成功为声光调制器在激光雷达、远距离目标跟踪等方面的远红外技术应用,具有实际意义。     

基于FPGA和DDS的声光调制器驱动电路的实现

以La~(3+)和Nb~(5+)分别为A、B位不等价取代离子,研究了A、B位不等价离子掺杂引起的空位比对[(Pb_(0.93)La_(0.07))1-αα][(Zr1-y-zTiyNbz)1-ββ]O3(PLZTN)陶瓷性能的影响,并找出了A、B位同时掺杂取代时影响锆钛酸铅(PZT)陶瓷性能的关键因素。在该文的y、z、α、β取值范围内制备出的压电陶瓷均具有较纯净的钙钛矿结构,表现出弛豫铁电体特性。当摩尔比r(Ti)/r(Zr)=39/61,Nb在B位的摩尔分数z=0.02,空位比α/β=2/1时,陶瓷样品具有最佳的压电性能:压电应变常数d33=800pC/N,平面机电耦合系数kp=71.85%。该陶瓷样品具有较大的电致伸缩系数。以其制作的0.22mm×7.8mm×45mm压电片的横向机电耦合系数k31达0.46。该陶瓷片组装的双晶片在180V电压驱动下,其悬臂梁结构的自由端推力为32g,空载位移量为0.8mm。该材料是纺织经编机压电贾卡制造的较理想材料。     

石英声光开关

该文介绍了一种用于高功率激光器的石英声光开关。该声光开关采用石英晶体作声光介质,铌酸锂晶体作换能器材料,工作波长为1 064 nm,工作频率为68 MHz,光孔径为SymbolFC@4 mm,通过优化设计声光互作用长度,使1级光衍射效率可达95%。该文还测量分析了衍射光的光束质量因子M~2,通过优选晶体材料,提高抛光质量,合理设计散热结构等措施,使衍射光较好地保持了入射光的光束模式。     

宽带微弱扩频信号声光相关解调解扩方法

 提出了用声光相关器实现宽带微弱扩频信号解调解扩的方法,建立了把声光布拉格相关器和光电检测器视为一体的数学模型,推出了两种衍射光检测法动态范围的表达式.用计算机仿真和实验研究激光高斯分布、窗口函数和超声吸收等因素对相关峰峰值和主旁瓣比的影响.最后进行了扩频信号声光相关解调解扩的原理实验,实验结果与理论分析基本吻合,验证了声光解调解扩的方法.     

多束超声波的声光效应探究

单束激光照射由单个超声波源作用下的声光介质产生布喇格衍射现象。现考虑由多束超声波作用下的声光效应现象,并着重探究多束超声波作用下波源信号变化对声光效应产生的影响。利用麦克斯韦方程推导出声波产生的应力与介质折射率之间的关系,然后用MATLAB进行应力分布和光路仿真验证。结果表明,利用这种方法得出的声光介质具有光晶体的性质。     

KDP反常声光衍射几何关系的研究

讨论了ＫＤＰ晶体在三个主轴坐标平面内的反常声光衍射几何关系，计算了中心频率在２００ＭＨｚ以下ＫＤＰ声光器件的各设计参数以及性能参数。     

通过热应力分析改善AOTF键合层附着力

针对声光可调滤光器(AOTF)压电换能器和声光晶体键合后出现附着力差的问题开展分析,根据热应力理论计算AOTF键合层各层的热应力分布情况,提出通过增加过渡层改善键合层应力特性。当过渡层Au膜厚为200nm时,理论上键合层和声光晶体间的热应力减小到-0.613 MPa,能够保证膜层的附着强度。测试结果显示,添加过渡层后频率响应的3dB带宽增加,衍射效率提高了2%~4%。     

光纤声光调制器的高频驱动器

光纤声光调制器驱动器作为光纤激光器的重要组成部分,其性能参数对激光品质具有重要影响。该文设计了高频、高功率驱动器方案。该方案通过20²00kHz脉冲信号控制模拟开关实现脉冲信号和150 MHz载波信号的二进制幅度键控(2ASK)调制,调制信号经功率放大器放大,进行阻抗匹配后输出到声光调制器,驱动声光调制器工作。驱动信号的频率为20200kHz脉冲信号控制模拟开关实现脉冲信号和150 MHz载波信号的二进制幅度键控(2ASK)调制,调制信号经功率放大器放大,进行阻抗匹配后输出到声光调制器,驱动声光调制器工作。驱动信号的频率为20²00kHz,功率为3 W。     

多通道声光调制器的研制

介绍了多通道声光调制器的基本工作原理。设计并制作了中心频率为 80 MHz,带宽为 10MHz的 LN/ ZF- 6四通道线性声光调制器 ,对这类器件的制作工艺进行了分析和研究。实验测得器件的指标为 :中心频率 75MHz,衍射效率大于 10 % (1.5W输入功率 ) ,带宽 15MHz,已经达到实用要求。     

KDP二维声电光器件

使用ＫＤＰ晶体作为声电光互作用介质制作了二维反常喇曼奈斯声电光器件,分析了这种器实现激光的二维偏转与强度调制的工作原理,并测量了调制曲线。     

多阵元聚焦换能器声场的数值模拟及分析

提出一种新型的多阵元聚焦换能器,该聚焦换能器由6个排列在一个球径为146 mm的凹球面上的透镜式单元换能器组成,透镜曲率半径为112 mm,工作频率为1 MHz。该文应用坐标变换法对该聚焦换能器的复杂声场分布进行了数值计算,并测定了其声功率。研究结果表明:该结构具有较大的聚焦深度、较理想的焦域、可改变的声场能量,工艺简单,成本低廉。