基于声子光栅调制的声子激光器性能分析

摘要

声子激光器是首个可以在太赫兹频率范围内发射声波的装置，其产生的连续声子束具有纳米波长。太赫兹频率声波可以用来探测纳米级物质，声子激光器产生的声子束在计算机运算、医疗图像、反恐安检等领域具有广阔的应用前景。
　　本文提出了一种改善声子激光器性能的方法，设计了一个声子光栅对声子激光器进行调制，研究了利用声子光栅改善声子激光器的线宽。首先比较了不同的介质厚度对缺陷模的影响，其次分别比较不同的介质材料和杂质材料对缺陷模的影响，计算结果表明，声子光栅使用环氧树脂和水重复交替组成得到的透射线宽最窄；使用氧化镁作为杂质掺入得到的滤波性能最好。
　　将声子光栅用于声子激光器的出射端，运用传输矩阵法分析了这种声子光栅形成的声子禁带和缺陷态，仿真结果表明，当环氧树脂和水介质厚度不变，缺陷模透射率峰值随杂质厚度呈近似余弦变化；当杂质吸收系数增大时，滤波通道的最大透射率迅速减小。出射的声子激光线宽为1.94Hz。在此基础上，声子激光以60斜入射时，出射线宽为1.97Hz，并模拟出在光子晶体中没有的声子禁带偏移特性。该声子光栅对声子激光的线宽调制效果较好，在未来声子激光系统中具有重要应用前景。

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第一章 绪论

1.1声子激光器

1.2超导介质谐振腔声子激光器

1.3声子晶体简介

1.4论文的研究重点和内容安排

第二章 声子光栅理论分析方法

2.1声子晶体的基本研究方法

2.2传输矩阵法及矩阵基本概念

2.3声波正入射声子光栅的传输矩阵推导

2.4声波斜入射声子光栅的传输矩阵推导

2.5小结

第三章 声子光栅的设计和结构参数优化

3.1简单结构声子光栅的传输分析

3.2不同材料组成的声子光栅对透射谱的影响

3.3不同杂质的声子光栅对透射谱的影响

3.4 小结

第四章 基于声子光栅调制的声子激光器性能分析

4.1声子激光器与声子光栅耦合模型

4.2声波正入射时杂质特性对传输特性的影响

4.3声波斜入射声子光栅时透射谱分析

4.4声子光栅调制的声子激光器性能参数

4.5小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢