寬帶聲光偏轉器的優(yōu)化設計研究

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1、中圖分類號：O438密級：公開UDC：530學校代碼：10094碩士學位論文（學歷碩士）寬帶聲光偏轉器的優(yōu)化設計研究Researchontheoptimumdesignofbroadbandacousto-opticdeflector研究生姓名：李潔指導教師：龐兆廣教授學科專業(yè)：光學研究方向：聲光信號處理與光通信技術論文開題日期：2014年10月16日二〇一六年三月二十日中圖分類號：O438密級：公開UDC：530學校代碼：10094碩士學位論文（學歷碩士）寬帶聲光偏轉器的優(yōu)化設計研究Researchontheoptimumdesignofbroadb

2、andacousto-opticdeflector研究生姓名：李潔指導教師：龐兆廣教授學科專業(yè)：光學研究方向：聲光信號處理與光通信技術論文開題日期：2014年10月16日Jts:A.Wr:f:llo:V::ff.J￥1ll.~BX?~wJ±f:TttrimH'~a

3、~A~-~B~~~~-~M~*~~*Q~*~~~n~ili~~~~~~A:fUW:1*,:t5Jt=.itXIf!tift~JLJts:FiaJlEr-JitWJ§5f!F+l/$:Aif.c1!Io'Ii~Xft:tf·c~!6>=1~{.lli~:j&YifHiJfJiA(~~>:f.{)I:J_:2-o/b~)JJ~B_:2.,o;l!.f.~AvJD:$.~{/:-~txft*1E~7miPJ~tVifiillA.~~:fJf*~HrtJ00*1r~m;llQX;fJL:ft.!:iEx7:1ftiBX.ff.J~fiJ14~a@ill.ft

4、i-'fitJt:f~~I#JfO1i1fI~ois:Ar11J.~PJ~tYffl7tiA.~7~-PJ~A~￥fll:itx~~$~$*~$~A~~~mwmfi~~.~~*m~~~~~~~~-~~~~1￥,1CtMiiJtN·:i-f.':xo'IiQXf'F-~C%:ij):/§~~m-S~yfj]Cl;t:t):/i:)~J~I6-1f.)Jj-vj"R2-A?/6~~fj~Ja摘要聲光器件是利用聲光效應而設計的功能器件，被廣泛應用于光束控制、信號處理和光通信技術中。論文以反常聲光互作用理論為基礎，對基于二氧化碲(TeO2)晶體和鈮酸鋰晶體(L

5、iNbO3)的反常聲光偏轉器進行了優(yōu)化設計。論文具體研究工作分為三部分：TeO2反常聲光偏轉器寬帶匹配模式的研究、基于旋轉聲光互作用平面的反常聲光偏轉器優(yōu)化設計以及階梯換能器結構反常聲光器件的超聲跟蹤特性研究。論文首先對TeO2反常聲光互作用寬帶匹配模式進行了研究。從TeO2的光學性質、聲學性質以及聲光性質出發(fā)，通過求解克里斯托弗方程并結合表征其反常聲光互作用幾何關系的Dixon方程，系統(tǒng)研究了TOZ工作平面內(nèi)±1級衍射下器件的中心頻率、帶寬等設計參數(shù)與離軸角之間的關系，具體得到了不同離軸角下器件的設計參數(shù)。在基于旋轉聲光互作用平面的反常聲光偏轉器優(yōu)化

6、設計中，分別對沿軸型和離軸型兩種LiNbO3反常聲光器件的寬帶工作模式進行了研究。通過對聲光工作平面進行旋轉，使得聲光器件在工作平面內(nèi)的折射率曲面沿Z軸上不再相切而實現(xiàn)寬帶設計，通過對不同工作模式下入射角與衍射角隨超聲波頻率的變化曲線進行系統(tǒng)分析，得到了器件中心頻率、帶寬隨旋轉角度以及超聲波速的變化特性曲線和具體的寬帶設計參數(shù)，為LiNbO3反常聲光器件的寬帶設計提供了理論參考。在反常聲光器件的超聲跟蹤特性研究中，給出了一種新的優(yōu)化設計方法，對基于階梯換能器結構的LiNbO3反常聲光器件的超聲跟蹤特性進行了研究，獲得了不同工作模式下器件的3dB帶寬曲線

7、，并進一步探討了器件的中心頻率、帶寬等參數(shù)隨光入射角、超聲波速等的變化規(guī)律特性，為LiNbO3反常聲光偏轉器的超聲跟蹤設計提供了理論參考。關鍵詞：聲光效應、聲光偏轉器、幾何關系、帶寬、超聲跟蹤、二氧化碲、鈮酸鋰IABSTRACTAcousto-opticaldevicesarefunctionaldevicesthatdesignedbyacousto-opticeffect,whicharewidelyusedinbeamcontrol,signalprocessingandopticalcommunication.Basedontheacousto

8、-opticinteractiontheory,systematicalstudysonthe