论文摘要
本文从分析声光互作用基本原理出发,利用多重平面波散射理论,建立声光移频器的数学模型,进行声光移频器的参数设计分析;通过对体波高频远红外声光移频器进行系统的研究,特别是针对远红外声光器件在高功率激光中的应用特点,采取了背面吸热结构和环绕式水冷却结构等控制器件温升措施,及时降温散热,保持器件内温度均匀恒稳,消除器件内部温度梯度,使衍射效率提高10%,光斑质量也明显改善。本文详细介绍了以锗单晶(Ge)声光互作用材料、铌酸锂(LiNbO3)换能器及冷铟真空压焊工艺为主的声光移频器完整的设计流程和制作程序。在深入分析锗(单晶)材料的改性机理的基础上,通过对精选优质的单晶锗、镀制电极、焊接电极线等材料和工艺问题的创新性和探索性研究,研制出了高衍射效率、高可靠性的中远红外声光器件。本文还详细介绍了声光移频器匹配电路网络的设计方法,设计出了中远红外声光移频器的换能器与声光互作用材料最佳匹配网络。本文给出了实验测试器件的衍射效率、消光比、光学透过率等指标以及器件移频与超声波频率的相关性验证的实验方案。当输入电功率超过15W,驱动频率不变时,声光移频器件内温度明显上升,恒温效果差,光斑质量变差,衍射效率开始下降。最后分析了远红外声光移频器在激光外差相干探测、相干探测型激光雷达、粒子碰撞速度分析仪中的应用前景。
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摘要ABSTRACT第一章 引言1.1 声光技术概述1.2 国内外现状和发展趋势1.3 本论文的研究目的和意义1.4 主要工作及章节安排第二章 声光器件基本原理2.1 声光互作用效应2.2 声光衍射2.2.1 喇曼-奈斯（Raman-Nath）衍射2.2.2 布喇格（Bragg）衍射2.3 声光衍射的量子模型2.4 本章小结第三章 声光移频器设计的数学模型3.1 声光频移器的工作原理3.2 声光移频器的数学模型3.2.1 衍射光的频率变化3.2.2 声场与光场互作用过程第四章 声光移频器参数设计分析4.1 参数设计分析4.1.1 Q 参数设计分析4.1.2 R 参数设计分析4.1.3 换能器尺寸设计分析4.2 器件参数设计4.3 本章小结2激光远红外声光移频器制作技术'>第五章 CO2激光远红外声光移频器制作技术5.1 声光移频器制作关键环节5.1.1 材料选择5.1.2 定向、切割5.1.3 声光互作用介质、换能器的研抛与粘结5.1.4 换能器的减薄5.1.5 蒸镀电极5.1.6 蒸镀超声波吸收层5.1.7 焊接电极引线5.2 本章小结第六章 声光移频器匹配电路网络设计6.1 声光移频器压电换能器的电输入特性分析6.2 声光频移器匹配网络的优化设计6.2.1 史密斯圆图6.2.2 匹配网络优化设计步骤6.2.2.1 计算声光器件中的压电换能器的输入阻抗6.2.2.2 绘制Smith 圆图中输入阻抗曲线6.3 匹配网络的选择6.4 本章小结2 激光远红外声光移频器实验结果与分析'>第七章 CO2激光远红外声光移频器实验结果与分析7.1 声光移频器移频与超声波频率的相关性验证实验方案7.2 10.6 μm 远红外声光移频器衍射效率测试7.3 10.6 μm 远红外声光移频器消光比与光学透过率测试7.4 10.6 μm 远红外声光移频器速度测试、热效应影响分析7.5 本章小结第八章 结论与展望8.1 本论文研究总结8.2 声光移频器的应用8.3 声光移频器应用前景展望致谢参考文献攻硕期间取得的研究成果
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