固體中的聲場(chǎng)與光互作用技術(shù)研究.pdf

1、聲光技術(shù)是研究光與聲相互作用引起的物理效應(yīng)及其規(guī)律，并將這些規(guī)律應(yīng)用在生產(chǎn)生活中，它實(shí)現(xiàn)了光波和聲波的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。當(dāng)激光僅僅作用于固體表面時(shí)，激光在固體表面受到聲波調(diào)制，這一技術(shù)很早被應(yīng)用于無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域；當(dāng)聲波和光波同時(shí)進(jìn)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(yīng)用于聲光信號(hào)處理領(lǐng)域。聲光技術(shù)作為一個(gè)交叉技術(shù)，涉及的知識(shí)面廣，本文依賴現(xiàn)有的聲光系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展了固體中聲場(chǎng)與光波互作用的研究，具體工作為：
　　（1）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(duì)固體表面微振動(dòng)快速成像，根據(jù)成像情況，來(lái)判斷材料內(nèi)部缺陷情況，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入CT層析成像技術(shù)，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(jìn)行了聲光相關(guān)器的研究，對(duì)幾種典型的時(shí)間

3、積分聲光相關(guān)器進(jìn)行了仿真，同時(shí)對(duì)布喇格晶體的非線性進(jìn)行了后處理補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)信號(hào)的提取，最后提出了一種長(zhǎng)時(shí)域信號(hào)處理系統(tǒng)。
　　（3）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(shí)，將形成超聲光子晶體，本文首先研究了準(zhǔn)周期Fibonacci序列介電體壓電超晶格體中的聲子晶體能帶特點(diǎn)，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(guó)內(nèi)外首次將壓電特性引入到準(zhǔn)周期序列聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)中，對(duì)聲子晶體能帶進(jìn)行調(diào)節(jié)。
　?。?）聲波的入射角度對(duì)一維壓電FB序列準(zhǔn)周期聲子晶體的傳輸特性有很大影響。結(jié)果表明在一維壓電FB序列準(zhǔn)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(guān)。可以通過(guò)設(shè)計(jì)合適的入射角度來(lái)制作出穩(wěn)定的濾波器件。
　　（5）通過(guò)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(dǎo)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(qiáng)的相似性，可以采用在半導(dǎo)體超晶格和光子晶體超晶格中成熟的方法來(lái)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。
　　（6）一維超聲光子晶體是將聲光互作用引入到新的領(lǐng)域的一種嘗試。通過(guò)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(duì)通過(guò)一維超聲光子晶體的光波進(jìn)行調(diào)制。同時(shí)通過(guò)計(jì)算一維超聲光子晶體的色散關(guān)系、帶