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宽带声光器件声场仿真研究

2021-01-05吴中超高维松王智林

压电与声光 2020年6期

吴中超,唐 诗,吴 畏,高维松,朱 吉,王智林

(中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060)

0 引言

声光器件是激光应用中一种基础元器件,随着雷达、通讯技术的高速发展,宽带声光布喇格器件具有更高的应用需求[1]。声光器件由驱动和器件两部分组成,驱动器输出的载波信号作用在换能器上,换能器产生超声波传入声光介质,声场使晶体内产生折射率光栅,入射光在满足布喇格衍射条件时发生衍射。定义声光衍射效率从最大值下降一半时的频率宽度为声光互作用3 dB带宽或简称为布喇格带宽。单片超声换能器结构的超声能量分布在大角度范围内,每个频率只能利用到某一方向的声场能量,通过研究超声波换能器组成阵列的指向性[2],可以采用多级换能器的方式提高超声能量利用率,增大声光器件的布喇格带宽。

压电换能器是体波声光器件的重要组成部分,体波声光器件上所用的压电换能器都是采用厚度驱动模式的薄片换能器,所激发的超声波可认为是单色平面波。利用亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理建立超声换能器在声光晶体中的辐射声场模型,数值模拟其声场分布,实现声场可视化[3]。分析讨论两片换能器同相驱动与反相驱动对超声场的影响,通过在90 MHz、100 MHz、120 MHz的工作频率下,将两片换能器与单片换能器声场分布对比发现,两片换能器的设计结构使声光器件拥有更大的布喇格带宽,对制作宽带声光器件有重要的参考价值。……

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