用于聲光波導(dǎo)相位調(diào)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(dǎo)相位調(diào)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(xué)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(xué)與半導(dǎo)體工藝技術(shù)，將波導(dǎo)偏振器、光波導(dǎo)、波導(dǎo)相位調(diào)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(dá)到真正的光電集成一體化。本課題創(chuàng)新性提出聲光波導(dǎo)相位調(diào)制器，利用聲光效應(yīng)實現(xiàn)對該加速度傳感器的相位調(diào)制，具有調(diào)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(xué)的相位調(diào)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(dǎo)了應(yīng)力應(yīng)變與加速度的關(guān)系，建立了光波的相位變化與加速度的關(guān)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(diào)制及聲光衍射原理，深入研究了聲表面波對條波導(dǎo)的相位調(diào)制。對氧化鋅薄膜和叉指換能器進行了優(yōu)化設(shè)計，權(quán)衡薄膜厚度與聲光頻率、聲光頻率與轉(zhuǎn)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(guān)系，獲得

3、了最優(yōu)設(shè)計結(jié)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(jié)構(gòu)觀察、膜厚精確測試、結(jié)晶狀態(tài)測試、表面形貌測試。獲得了優(yōu)良的實驗結(jié)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