声表面波及其在声光可调谐滤波器中应用的研究

摘要

本文首先从声光作用的介质——压电晶体入手，介绍了晶体的对称性、点群，晶体的弹性系数，介电常数，以及压电效应的知识，接着把问题具体化，介绍常用的压电晶体铌酸锂LiNbO<,3>的性质和特点，顺便提及了新型材料铌酸钾。 接下来，讨论了声表面波(SAW)在半无限大压电晶体中的传播特性，采用新的参数和数值计算方法，得出了LiNbO<,3>在不同切向下的相速度曲线，然后依据得到的相速度，计算出了相应的有效机电耦合系数、倒速度曲线、偏离角等，而这些都是设计声表面波器件、声光器件所必需的参数。讨论了SAW的激发，叉指换能器(IDT)的结构、简单模型，以及IDT的切趾和加权，用格林函数法讨论用于声光器件的IDT’等相关的问题。 介绍了WDM系统以及光滤波器的一些基础知识，接着，从声光效应的理论分析入手，进入研究重点AOTF。同时，分析了 AOTF的一个重要的参数——旁瓣的产生及如何压低的问题。特别分析了LiNbO<,3>基底覆盖薄膜式声波导后，声表面波传播特性的变化：计算了覆盖SiO<,2>薄膜时，其厚度对声表面波速度的影响；并得到了覆盖0.4μm的SiO<,2>薄膜后，X切割铌酸锂的速度和走离角的变化曲线，为实现角度补偿切趾提供了理论基础，进而研究了覆盖薄膜式声波导的集成声光可调谐滤波器，并简要讨论了基于薄膜式声波导声光可调谐滤波器的 OADM。并提出了改进的设想，以期得到性能更加出色的AOTF。

目录

文摘

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绪论

0.1WDM光网络简介

0.1.1 WDM光网络

0.1.2 OADM的研究进展和技术水平

0.2基于OXC和OADM的WDM光网络

0.2.1 OADM节点

0.2.2 OADM节点的分类

0.2.3声光OADM节点存在的问题

0.3本文的研究内容

第一章晶体和压电效应

1.1晶体的对称性、点群

1.2晶体的弹性

1.3晶体的介电性

1.4压电效应

1.5坐标变换、欧勒角

1.6铌酸锂的结构和参数

1.7新型材料铌酸钾

第二章声表面波在压电晶体中传播特性及声表面波器件的研究

2.1声表面波

2.1.1压电介质中的耦合波动方程

2.1.2相速度，群速度

2.1.3倒速度(慢度)平面

2.1.4能流角(走离角)ψ

2.1.5衰减因数δ

2.1.6机电耦合系数

2.1.7温度稳定性

2.2半无限大压电晶体中声表面波的传播特性

2.2.1理论推导

2.2.2计算结果与讨论

2.3声表面波的激发和声表面波器件的研究

2.3.1声表面波的激发

2.3.2 IDT的结构和特性

2.3.3 IDT的简单模型

2.3.4 IDT设计的切趾和加权

2.3.5 IDT设计的其他技术

2.3.6格林函数法(GFM)分析用于声光器件的IDT

第三章集成声光可调谐滤波器的研究

3.1 WDM系统以及WDM光滤波器

3.1.1 WDM系统

3.1.2 WDM光滤波器

3.1.3 AOTF作为光滤波器的优势和不足

3.2声光作用原理及其应用研究

3.2.1声光效应

3.2.2共线型的AOTF

3.2.3偏振无关的AOTF

3.2.4旁瓣的压缩及AOTF优化设计

3.3新型集成AOTF的设计研究

3.3.1采用薄膜式声波导的AOTF的研究

3.3.2采用光扩束器的集成AOTF的研究

小结

参考文献

发表论文

本文所用缩写、全称及中文释义

致谢