固體中的聲場與光互作用技術研究.pdf

1、聲光技術是研究光與聲相互作用引起的物理效應及其規(guī)律，并將這些規(guī)律應用在生產(chǎn)生活中，它實現(xiàn)了光波和聲波的優(yōu)勢互補。當激光僅僅作用于固體表面時，激光在固體表面受到聲波調(diào)制，這一技術很早被應用于無損檢測領域；當聲波和光波同時進入固體介質(zhì)中，兩者在固體內(nèi)部發(fā)生相互耦合作用，這種耦合被應用于聲光信號處理領域。聲光技術作為一個交叉技術，涉及的知識面廣，本文依賴現(xiàn)有的聲光系統(tǒng)實驗室，開展了固體中聲場與光波互作用的研究，具體工作為：
　?。?）聲

2、光互作用發(fā)生在固體表面。采用透射方式的聲波在固體表面與激光發(fā)生互作用，利用調(diào)制后的激光對固體表面微振動快速成像，根據(jù)成像情況，來判斷材料內(nèi)部缺陷情況，在此基礎上，進一步引入CT層析成像技術，將材料內(nèi)部缺陷圖像形成三維圖形，更加清楚地呈現(xiàn)出缺陷的尺寸和位置信息。
　?。?）聲光互作用發(fā)生在固體內(nèi)部。聲波與光波相互成一定角度（例如布喇格角）在固體內(nèi)部發(fā)生互作用，聲波頻率在中心頻率為60MHZ下，進行了聲光相關器的研究，對幾種典型的時間

3、積分聲光相關器進行了仿真，同時對布喇格晶體的非線性進行了后處理補償，實現(xiàn)了相關信號的提取，最后提出了一種長時域信號處理系統(tǒng)。
　?。?）聲光互作用發(fā)生在固體內(nèi)部，聲波與光波同向入射到固體內(nèi)部發(fā)生互作用時，將形成超聲光子晶體，本文首先研究了準周期Fibonacci序列介電體壓電超晶格體中的聲子晶體能帶特點，發(fā)現(xiàn)了在FB(9)序列下壓電特性引入后禁帶寬度發(fā)生了展寬，并且較高的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)了新的禁帶位置。這是由壓電性的引入使得壓電材料

4、的等效彈性模量改變而引起的，在國內(nèi)外首次將壓電特性引入到準周期序列聲子晶體的能帶結構中，對聲子晶體能帶進行調(diào)節(jié)。
　?。?）聲波的入射角度對一維壓電FB序列準周期聲子晶體的傳輸特性有很大影響。結果表明在一維壓電FB序列準周期聲子晶體中聲子透射性依賴于入射角度的選取，聲子透射性受到不同層之間的布喇格散射相互耦合的影響，而層之間相互布喇格散射與入射角度有關。可以通過設計合適的入射角度來制作出穩(wěn)定的濾波器件。
　?。?）通過研究聲

5、光子晶體的相似性發(fā)現(xiàn)：聲子晶體超晶格與光子晶體超晶格和半導體超晶格一樣都存在能帶折疊現(xiàn)象，這樣三者之間存在更強的相似性，可以采用在半導體超晶格和光子晶體超晶格中成熟的方法來研究新型功能材料一維超聲光子晶體，為晶體能帶統(tǒng)一理論研究提供支持。
　?。?）一維超聲光子晶體是將聲光互作用引入到新的領域的一種嘗試。通過分析聲波在固體介質(zhì)中的傳播規(guī)律，發(fā)現(xiàn)聲波可以對通過一維超聲光子晶體的光波進行調(diào)制。同時通過計算一維超聲光子晶體的色散關系、帶