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波导型声光器件特别是波导型声光调制器件的研究和应用,最近几年受到的关注越来越多。本文主要研究基于压电性能的石英表面波全光纤声光调强器的工作原理、关键器件石英的物理性能参数的计算方法以及根据制造成功的表面波全光纤声光调强器件,进行调强器的电学性能测试。
首先研究表面波全光纤声光调强器基底石英的物理性质,利用石英晶体的对称性对石英晶体物理性质的影响。用坐标变换法推导出石英晶体的压电系数矩阵,并且把压电性能对石英其他物理性质如弹性性质、介电性质、声光效应、电光效应的影响用矩阵的形式表现出来。其次通过求解石英表面波晶体声学基本方程--christall方程,得到YZ模式为石英晶体表面声波最佳工作模式。结合边界条件再运用matlab计算采用先粗搜再细搜的策略得到了最佳工作模式下的声速。紧接着推导出光纤模式正交关系,并利用参量互作用基本方程,导出微扰形式的光纤耦合模方程;接下来将表面波的超声波视为微扰,再由此方程得到光纤声光互作用耦合波方程组,它包括前向波和后向波两个方程;通过求解该耦合波方程组,最后得到后向波效率计算公式,并证明后向波的光强与超声功率近似成正比,这便是光纤声光调强器的工作原理,并通过matlab模拟出影响后向波效率的几个参数与后向波之间的关系曲线。最后根据制造成功的表面波全光纤声光调强器件,进行调强器的电学性能测试。