声光晶体的参数测试方法研究

发布时间：2020-08-18 17:11

【摘要】：声光衍射器件具有重量轻、体积小、稳定性好、衍射效率高等诸多优点,在生产生活、军事应用方面发挥着越来越大的作用。声光晶体是声光衍射器件的核心部分,对其光电性能进行测试,对于分析声光晶体的品质、内部缺陷、使用寿命、改进制作工艺等具有重要价值。铌酸锂晶体和二氧化碲晶体属于应用广泛且性能优良的声光晶体,本文通过对铌酸锂晶体和二氧化碲晶体的弹光系数测试方法进行研究,探索对声光材料基本参数进行测量的技术手段。论文通过分析光在晶体中的传播特性、晶体的弹性力学性质以及各项异性晶体的应力与应变的关系,借助晶体的折射率椭球,建立了分析晶体的弹光效应的理论计算模型。在理论分析的基础上,设计了使用马赫泽德干涉方法测试晶体的弹光系数,使用侧摇螺旋机架加载数显式推拉力计对晶体进行外力加载,使用CMOS光电传感器进行数据采集的实验方案。建立实验装置,测试得到铌酸锂晶体的弹光系数π_(13)、π_(33)的数值分别为6.21×10~(-13)、1.63×10~(-13)。同时在测试二氧化碲晶体的弹光系数π_(13)、π_(33)时,晶体沿[001]方向施加外力,对晶体内部应力和应变的分布情况进行仿真分析。仿真结果表明:沿[001]方向对晶体加力时,除去晶体边缘部分,晶体其他部分应力和应变分布均匀。对二氧化碲晶体沿[001]方向加力,沿[100]方向通光测得二氧化碲晶体弹光系数π_(13)和π_(33)分别为2.93×10~(-12)、2.00×10~(-12);沿[010]方向通光测得弹光系数π_(13)和π_(33)分别为2.86×10~(-12)、2.01×10~(-12)。对比铌酸锂晶体,二氧化碲晶体的弹光系数数量级较大,实验中干涉条纹移动较快,可以采集到多组干涉条纹。通过分析实验数据,我们可以得出结论:外力作用下的晶体主折射率会随着外力的变化而改变:随着外力的增加,晶体内部应力逐渐增大,晶体的主折射率n_o和n_e也不断增大,主折射率与晶体应力的变化关系呈线性关系。论文还对影响实验测试结果的因素进行了分析,并使用ANSYS有限元方法对[100][010][001]取向的晶体沿[010]方向加力,以及[110][1(?)10][001]取向的晶体沿[1(?)10]方向加力,对晶体内部应力和应变进行分析,为进一步改进实验装置,拓展测试范围等后续工作奠定基础。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN20;O735

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