基于周期极化铌酸锂的声光器件研究

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1、目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．III第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1压电效应及其应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2声光效应及其应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．3周期极化铌酸锂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．1铌酸锂(LNl⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51．4．2周期极化铌酸锂(PPLN)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71．3．3周期极化铌酸锂的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81．4非线性光学效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91．4．1非线性光学效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．91．4．2非线性光学效应的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯111．5准位相匹配技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．121．5．1准位相匹配技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯121．5．2准位相匹配技术的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15第二章声表面波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1

3、82．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯182．1叉指换能器(IDT)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．202．3格林函数法求解纵场激发的声学超晶格(ASL)的体波模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．222．3．1声学超晶格(AsL)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯222．3．2格林函数方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯232．3．3纵场激发的声学超晶格⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯242．3．4理论计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33第三

4、章周期极化铌酸锂结构声光调谐的二次谐波产生⋯．．353．1周期极化铌酸锂晶体中的体声波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯353．2基于周期极化铌酸锂电光调谐的二次谐波产生⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯403．3声光调谐二次谐波⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯433．4声光调谐基波的二次谐波的产生⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57第四章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．58攻读硕士学位期间已发表或待发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．59致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60毕业论文题目：基王周塑

5、垫垡堡堕堡主鳢差坐墨堡盈塞盟盘鲎专业2QQ墨级硕士生姓名：垒3指导教师(姓名、职称)：睦堑盘筮筮摘要本文对周期极化铌酸锂中的声光器件进行了研究。声光器件包括：声表面波器件，声调非线性效应器件。其中声调非线性效应包括声调基波和声调二次谐波。在这个基础上，我们设计了合适的铌酸锂超晶格结构，基于超晶格中独特的压电、声光效应，提出了一系列具有重要应用价值的铌酸锂超晶格光学器件设计，对铌酸锂超晶格的实用化起到积极的推动作用。本文涉及的主要工作有：1．利用声学超晶格产生声表面波，并采用格林函数对此进行理论计算，分析了不同的结构产生的响应，并进行了对比分析，从理论上计算了正负畴比例不同，对声学超晶格产生的

6、影响。从而引申到声表面波的产生，以此来验证声表面波的指宽比的作用。并且认证了声学超晶格可以产生高频率的声波，能用来取代传统的声表面波器件，在制作上可以更容易获得，并且由于超晶格具有很好的光学效应，因此在声光集成方面有着很好的应用。2．我们探讨了在周期极化铌酸锂中，声光调谐二次谐波产生的机制。首先通过外部的换能器馈入声波，验证了声调二次谐波的机制。由于器件的集成性，我们通过设计合适的超晶格周期，通过在超晶格y向加上射频电场内部直接激发声波。这样光学器件的集成性得到了大大的增强。而且PPLN的周期倒格矢弥补了准位相匹配中二次谐波产生的波矢失配，使得可以有效产生倍频。同时通过合适频率的声子，光子被

7、散射至不同的偏振态将影响倍频的过程。声光偏振旋转T的过程和准位相匹配的倍频耦合在一起。二次谐波的偏振态、强度以及相位都可以因声光作用得到有效的调制。3．我们探讨了在周期极化铌酸锂中，声光调谐基波的二次谐波产生的过程。通过外部换能器馈入声波，从而使基波偏转，出现一些新颖的物理现象。z向的基波输入可以产生Y向基波和Z向的二次谐波。Y向的基波输入也可以很好的获得Z向的二次谐波。同时具有Y向和Z向的基波输入，则产生的