用于聲光波導相位調制的氧化鋅薄膜和叉指換能器的理論和實驗研究.pdf

1、“用于聲光波導相位調制的氧化鋅薄膜和叉指換能器的理論和實驗研究”是國家自然科學基金資助項目“光電集成加速度地震檢波器的理論與實驗研究”的子課題。 光電集成加速度地震檢波器是一種嶄新的傳感器，是利用集成光學與半導體工藝技術，將波導偏振器、光波導、波導相位調制器、光電探測器以及信號處理電路都集成在同一基底上，達到真正的光電集成一體化。本課題創(chuàng)新性提出聲光波導相位調制器，利用聲光效應實現(xiàn)對該加速度傳感器的相位調制，具有調制頻帶寬、能量

2、密度高、體積小和易集成的特點，為集成光學的相位調制提供了一個新的思路。 本文首先從光電集成加速度傳感器的工作原理出發(fā)，推導了應力應變與加速度的關系，建立了光波的相位變化與加速度的關系；對于聲表面波的激勵以及傳播方式進行了分析，討論了聲光調制及聲光衍射原理，深入研究了聲表面波對條波導的相位調制。對氧化鋅薄膜和叉指換能器進行了優(yōu)化設計，權衡薄膜厚度與聲光頻率、聲光頻率與轉換損耗、聲光頻率與中心指長、叉指對數(shù)與薄膜面積之間的關系，獲得

3、了最優(yōu)設計結果，氧化鋅薄膜參數(shù)為5000×1000×3μm，叉指換能器參數(shù)為：叉指對數(shù)N=17、中心距l(xiāng)=27.19μm、聲光頻率f0=48MHz、中心指長L0=4.46mm。 深入探討了氧化鋅薄膜、叉指換能器的制備工藝，進行了大量的實驗研究，找出了最佳的工藝參數(shù)；完成了器件的測試研究：微觀結構觀察、膜厚精確測試、結晶狀態(tài)測試、表面形貌測試。獲得了優(yōu)良的實驗結果：所制備的氧化鋅薄膜具有致密性好、表面平整、完全C軸取向的特點，是一