声光原理与声光器件PDF电子书下载

第1章 晶体的物理性质 1

1.1晶体的对称性质 1

1.1.1晶体的基本概念 1

1.1.2 晶体的对称性 2

1.1.3晶体对称操作的坐标变换矩阵 4

1.1.4晶体的分类 6

1.2描述晶体物理性质的张量 11

1.2.1张量的基本概念 12

1.2.2 张量的缩并运算 14

1.2.3张量的坐标变换 15

1.2.4二阶对称张量 17

1.2.5晶体对称性对物理性质的影响 21

1.3晶体的光学性质 22

1.3.1晶体中的光波与光线 22

1.3.2 晶体光学基本方程——菲涅尔方程 25

1.3.3晶体光学性质的几何表示方法——折射率曲面与折射率椭球 29

1.3.4 晶体的旋光现象 32

1.3.5常用声光晶体的光学性质 40

1.4晶体的体波声学性质 42

1.4.1应力与应变 42

1.4.2 胡克定律 48

1.4.3体波声学基本方程 50

1.4.4常用声光晶体的体波声学性质 52

1.5 晶体的压电性质 66

1.5.1压电效应 66

1.5.2 压电增劲体波声学基本方程 69

1.5.3铌酸锂晶体的压电性能 70

1.6晶体的表面波声学性质 74

1.6.1表面波声学基本方程 74

1.6.2压电增劲表面波声学基本方程 82

1.6.3常用压电晶体的表面波声学性质 85

参考文献 93

第2章 平面波导的光学性质 95

2.1光在界面上的反射与透射 95

2.1.1菲涅尔公式 95

2.1.2反射率与透射率 97

2.1.3反射光与透射光波的偏振特性 98

2.1.4全反射与全透射现象 100

2.1.5反射率曲线 102

2.2平面波导的传光特性 103

2.2.1集光本领 104

2.2.2几何程长与反射次数 104

2.2.3时延差 105

2.3平面波导的谐振方程 105

2.3.1导光模谐振方程 105

2.3.2 导光模特征 106

2.4平面波导的波动理论 108

2.4.1导光模波动方程 108

2.4.2对称平面波导的波动理论 111

2.4.3 非对称平面波导的波动理论 116

参考文献 123

第3章 光纤波导的光学性质 125

3.1光纤基本知识 125

3.2均匀折射率型光纤的传光特性 126

3.2.1子午光线的传光特性 127

3.2.2斜光线的传光特性 128

3.3均匀折射率型光纤的波动理论 132

3.3.1模式场分布函数 132

3.3.2模式方程 137

3.4均匀折射率型弱导光纤的模式特征 137

3.4.1场分布函数及模式方程 137

3.4.2模式简并 140

3.5均匀折射率型弱导光纤的LP线偏振模 141

3.5.1截止频率 142

3.5.2 单模工作条件 144

3.5.3传播常数的图解法 144

3.5.4模容量 150

3.5.5色散特性 150

参考文献 151

第4章 声光互作用耦合波方程理论 153

4.1声光效应与电光效应 153

4.1.1声光效应 153

4.1.2电光效应 159

4.2参量互作用基本方程 163

4.3体波声光效应耦合波方程理论 166

4.3.1一维声光效应耦合波方程 166

4.3.2 正常声光效应衍射效率 169

4.3.3反常声光效应衍射效率 174

4.3.4多维声光效应耦合波方程理论 175

4.4体波声电光效应耦合波方程理论 177

4.4.1一维声电光效应耦合波方程理论 177

4.4.2多维声电光效应耦合波方程理论 181

4.5表面波声光效应耦合波方程理论 182

4.5.1表面波声光效应耦合波方程 182

4.5.2 表面波声光效应衍射效率 184

4.6表面波声电光效应耦合波方程理论 186

4.7表面波光纤声光效应耦合波方程理论 187

4.7.1光纤耦合模方程 188

4.7.2 表面波光纤声光效应耦合波方程 189

4.7.3表面波光纤声光效应衍射效率 190

参考文献 192

第5章 体波声光器件的设计 194

5.1布拉格声光器件的工作原理 194

5.1.1进入布拉格衍射区的标准 194

5.1.2 布拉格声光效应衍射效率 195

5.1.3布拉格声光互作用几何关系 197

5.1.4布拉格带宽 206

5.2声光偏转器的主要性能指标 208

5.2.1扫描特性 209

5.2.2 可分辨点数 210

5.2.3偏转速度 210

5.2.4速度容量积 211

5.3正常声光偏转器的设计 211

5.3.1正常声光偏转器的设计步骤 211

5.3.2单片结构正常声光偏转器的设计 212

5.3.3超声跟踪正常声光偏转器的设计 216

5.4反常声光偏转器的设计 226

5.4.1单片结构反常声光偏转器的设计 226

5.4.2 超声跟踪反常声光偏转器的设计 236

5.5声光调制器的设计 239

5.5.1声光调制器的主要性能指标 239

5.5.2影响声光调制器性能的因素 241

5.5.3声光调制器的设计方法 243

5.6多频声光器件的设计 244

5.6.1多频声光效应的互调光 245

5.6.2 多频声光器件的设计 246

5.7可调谐声光滤光器的设计方法 247

5.7.1可调谐声光滤光器的性能指标 247

5.7.2可调谐声光滤光器的设计方法 248

5.8声电光器件的设计方法 261

5.8.1一维声电光效应最佳工作模式 262

5.8.2二维声电光效应最佳工作模式 263

参考文献 266

第6章 体波声光器件压电换能器的设计方法 269

6.1压电换能器的玛森等效电路 269

6.1.1压电换能器的阻抗矩阵 269

6.1.2压电换能器的玛森等效电路 272

6.2压电换能器的传递矩阵 274

6.2.1压电换能器的特征参数 275

6.2.2 压电换能器的传递矩阵 276

6.3压电换能器的频率特性 279

6.3.1压电换能器输入阻抗与输入导纳 279

6.3.2压电换能器损耗 283

6.4压电换能器镀膜结构与厚度的确定 287

6.4.1 36°Y切LN/PM声光器件 287

6.4.2 X切LN/TeO2声光器件 289

6.5压电换能器的设计、工艺与测试 294

参考文献 296

第7章 表面波声光器件的设计方法 297

7.1叉指换能器的网络矩阵 297

7.1.1叉指换能器的结构与特性参数 297

7.1.2叉指换能器的网络矩阵 298

7.2叉指换能器的频率特性 306

7.2.1叉指换能器的输入导纳 306

7.2.2叉指换能器损耗 308

7.3表面波声光器件的设计方法 312

7.3.1表面波声光器件的性能指标 312

7.3.2表面波声光器件的设计 320

参考文献 326

第8章 声光器件的应用 328

8.1声光器件在激光显示与记录系统中的应用 328

8.1.1激光传真与激光印刷 328

8.1.2激光寻址 329

8.1.3激光打印 330

8.1.4激光电视 332

8.2声光器件在激光器谐振腔内的应用 336

8.2.1声光调Q激光器 336

8.2.2 声光锁模激光器 338

8.2.3腔倒空激光器 342

8.2.4稳功激光器 343

8.3声光器件在光信号处理中的应用 344

8.3.1声光频谱分析器 345

8.3.2 声光相关器 352

8.4声光器件在光计算中的应用 361

8.4.1声光数字乘法器 361

8.4.2声光向量乘法器 363

8.4.3声光矩阵乘法器 364

8.5声光器件在光探测中的应用 365

8.5.1倒声速图的测量 365

8.5.2声光优值的测定 366

8.5.3声场分布的测定 367

8.6声光器件在军事中的应用 368

8.6.1声光器件在雷达中的应用 368

8.6.2声光器件在光纤传感器中的应用 373

8.7声光器件的其他应用 376

8.7.1声光调频器的应用 376

8.7.2 声光滤光器的应用 379

参考文献 380

附录A常用对称操作的坐标变换矩阵 382

附录B晶体的物理性质矩阵形式 384

B.1声光系数和劲度系数矩阵的形式（32个晶类） 384

B.2电光系数矩阵和压电系数矩阵的形式（20个晶类） 387

B.3介电系数矩阵的形式（7个晶系） 392

附录C晶体的声光系数和电光系数 393

C.1声光系数 393

C.2电光系数 394

附录D重要声光材料的物理性质 396

附录E声光器件的特征长度 398

附录F重要压电材料的物理性质 400

附录G重要镀膜材料的声学性质 402