二维声表面波压电声子晶体在射频段的时域有限差分法

对二维声表面波压电声子晶体在射频段的带隙特性,进行了时域有限差分法(FDTD)理论推导和计算,并提出实验方法对比验证。FDTD计算模型考虑了压电效应,引入周期边界条件以节省计算空间和时间,采用完全匹配层以解决声表面波在截断边界处的虚拟反射问题。实验上分别设计有/无二维压电声子晶体的两种宽频带延迟线结构,测量两种延迟线的传输系数取差值,得到了二维压电声子晶体的带隙;其中通过时域加窗函数保留一次传输信号,进行干扰信号的去除。以铝/128°YX-LiNbO3二维压电声子晶体为例,该FDTD方法、商业有限元软件COMSOL、实验方法均得到了100⁵00 MHz射频段内的多个带隙,三种带隙对比证明了FDTD计算带隙与实验测量带隙一致,比COMSOL计算的计算带隙精度更高。     

激光激发黏弹表面波有限元数值模拟

研究黏弹性材料中激光激发的Rayleigh波的传播特征. 考虑到黏弹性材料的黏性特征,在频域内建立黏弹性材料中激光激发Rayleigh波的有限元数值模型. 在验证有限元频域数值模型正确性的基础上,模拟脉冲激光作用在黏弹性材料上激发出Rayleigh波,进而讨论激光激发的黏弹Rayleigh波的传播特征,并比较黏弹性材料与弹性材料中激光激发的Rayleigh波差异,同时分析了材料的黏性劲度参量变化对Rayleigh波特征的影响. 关键词： 表面波 激光超声 有限元方法 黏弹性     

压电晶体表面高速声学模式

由于超高频声表面波器件的广泛应用 ,导致人们去寻求表面高速声学模式 .根据表面瞬态激发理论 ,在压电晶体表面存在表面高速声学头波 (SHVHW)模式 ,这种模式以沿表面纵波的群速度传播 ,而且与表面是自由的或者是金属化的没有关系 ,即不存在所谓Δv/v效应 .另外一方面 ,有人却认为它是一种高速伪表面波 (HVP SAW)模式或表面纵漏波模式 ,它们的传播速度接近表面纵体波的速度 ,且它们在表面自由和金属化时 ,其传播速度有差异 ,即存在所谓Δv/v效应 .对一些常用晶体进行了实验研究 .结果表明所存在的表面高速模式是表面高速头波 ,而不是高速伪表面波 .     

Christoffel方程方法研究带有初应力压电介质中的表面波

利用Christoffel方程的方法研究了带有初应力的半无限大压电介质中的表面波.基于带有初应力的压电介质的控制方程和本构方程,构建带有初应力的Christoffel方程.再结合半空间应力自由的表面条件和电学的边界条件,得到了电学开路和电学短路时表面波的波速方程.这些结果可以为新型压电介质表面波器件的研究提供重要的理论依据.     

用Fourier变换莫尔法测量流体自由表面微幅波的振幅

采用一种非接触的光学方法－傅立叶变换莫尔法（Fourier transformmethod），结合数字图像处理技术，对微幅振荡的水表面波的振幅进行测量。它是对全场中每一个像素点进行测量，比较触测量法具有更高的灵敏度。它为微幅水表面波振幅的测量提供了一种手段。通过将计算机生成的周期性光栅图像经投影机直接投影到被测物体的参考平面，经CCD摄像头、图像板捕捉存储形成数字化的光栅图像，利用傅立叶变换莫尔法处理光栅图像，从而获得包含有水表面波的振幅的相位信息，再经适当的几何变换获得振幅信息。我们在垂直振荡装置上进行了不同激励频率和不同振幅的表面波的振幅测量。     

有限深水中骑行波的显式Hamilton描述

小尺度波（扰动波）迭加在大尺度波（未受扰动波）上形成的波动一般之为“骑行波”。研究了有限可变深度的理想不可压缩流体中的骑行波的显式Hamliltn表示，考虑了自由面上流体与空气之间的表面张力。采用自由面高度和自由面上速度势构成的Hamilton正则变量表示骑行波的动能密度，并在未受扰动波的自由面上作一阶展开。运用复变函数论方法处理了二维流动。先用保角变换将物理平面上的流动区域变换到复势平面上的无限长带形区域，然后在复势平面上用Fourier变换解出Laplace方程，最后经Fourier逆变换求出了扰动波速度热所满足的积分方程。作为特例考虑了平坦底部的流动，导出了动能密度的显式表达式。这里给出的积分方程可以替代相当难解的Hamilton正则方程。通过求解积分方程可得出agrange密度的显式表达式。本文提出的方法约研究骑行波的Hamilton描述以及波的相互作用问题提供了新的途径，有助于了解海面的小尺度波的精细结构。     

研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

根据激光激发声表面波的热弹运动方程及热传导方程, 采取有限元技术对方程进行求解, 得到声表面波传播波形图. 当声表面波经过近表面缺陷时, 声表面波与近表面缺陷之间产生一种振荡效应, 通过近表面缺陷的振荡波形幅值存在一个逐渐增加后又逐渐减小的过程. 当声表面波经过不同深度的近表面缺陷时, 振荡信号中心频率存在一定的变化规律. 数值仿真结果表明: 当近表面缺陷深度从0.1 mm到0.5 mm变化时, 振荡效应产生的振荡信号中心频率从0.4 MHz到0.76 MHz变化, 振荡信号中心频率与近表面缺陷深度呈近似线性关系, 这为近表面缺陷的定量检测提供了一种理论基础.     

静磁表面波对高斯光脉冲的衍射特性研究

研究了磁光薄膜波导中线性啁啾高斯光脉冲与单频连续静磁波共线作用,给出了水平磁化时基于静磁表面波的磁光耦合方程.分别采用解析法和数值法计算了1310 nm和1550 nm两种光波长入射时衍射光的压缩特性,两种求解方法得到的结果一致.计算表明,衍射光脉冲的半峰全宽(FWHM)随相位失配因子的频率变化率和啁啾系数的增大而减小;在给定的计算参数下,与1310 nm波长对应的衍射光脉冲具有较大的峰值强度,但1550 nm波长输入时可以获得更窄的衍射光脉冲,因而1550 nm光脉冲更适于作为磁光脉冲压缩的脉冲源.文章还分析了磁损耗对衍射光脉冲的光强和输出脉宽的影响,对于普通的磁光薄膜,损耗基本上不影响光脉冲压缩效果.     

A3BGa3Si2O14(A=Ca,Sr;B=Nb,Ta)晶体研究进展

介绍了一类性能优异、结构有序的新型材料--A3BGa3Si2O14(A=Ca,Sr;B=Nb,Ta)单晶,总结了其研究进展,并对该类晶体的生长、结构、热学、光学和压电性能进行了描述.     

0.14 THz过模表面波振荡器初步实验研究

为获得大功率太赫兹源,对基于表面波振荡器的相对论太赫兹源进行了初步的实验研究。为便于机械加工和实验装配,器件采用过模矩形波导慢波结构。利用理论分析和数值模拟得到的参数,在CKP1000加速器上进行了实验。功率测量采用辐射场功率密度积分方法,频率测量采用截止波导滤波法。在电子束压为320 kV、电子束流强度为2.1 kA、引导磁场为5 T条件下,实验获得频率0.136 THz以上、脉冲宽度为1.5 ns和辐射功率约2 MW的太赫兹信号输出。