Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем

Исследована структура и направление распространения объемных акустических волн, возбужденных встречно-штыревым преобразователем (ВШП) в кристалле ниобата лития, с помощью их визуализации. Показано, что для расчета периода ВШП при конструировании акустооптических дефлекторов СВЧ-диапазона недостаточн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Решотка, А.Г., Гайдучок, В.Г., Вакив, Н.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2015
Schriftenreihe:	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Schlagworte:	Системы передачи и обработки сигналов
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100561
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем / А.Г. Решотка, В.Г. Гайдучок, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 22-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100561
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1005612016-05-24T03:02:08Z Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем Решотка, А.Г. Гайдучок, В.Г. Вакив, Н.М. Системы передачи и обработки сигналов Исследована структура и направление распространения объемных акустических волн, возбужденных встречно-штыревым преобразователем (ВШП) в кристалле ниобата лития, с помощью их визуализации. Показано, что для расчета периода ВШП при конструировании акустооптических дефлекторов СВЧ-диапазона недостаточно использовать лишь подстройку под угол Брэгга. Для определения области распространения таких пучков волн нужно также учитывать параметр Френеля. Досліджено структуру і напрямки розповсюдження об’ємних акустичних хвиль, збуджених зустрічно-штирьовим перетворювачем (ЗШП) в кристалі ніобата літію, за допомогою їх візуалізації. Показано, що для розрахунку періоду ЗШП при конструюванні акустооптичних дефлекторів НВЧ-діапазону недостатньо використовувати лише підстройку під кут Брегга. Для визначення області розповсюдження таких акустичних хвиль потрібно також враховувати параметр Френеля. Excitation of bulk and surface acoustic waves with the interdigital transducer (IDT), which is deposited on the surface of piezoelectric crystal, is widely used in the development of devices in acoustoelectronics and in the design of the microwave acousto-optic deflectors. Excitation of bulk acoustic waves by IDT in the devices on surface acoustic waves leads to the appearance of spurious signals. At the same time excitation of bulk acoustic waves with IDT from the surface of lithium niobate crystals allows creating high frequency acousto-optic deflectors, which makes possible to significantly simplify the technology of their production. Therefore, significant attention is paid to the task of excitation and distribution of bulk acoustic waves with IDT including recent times by the method of simulation of their excitation and distribution. The obtained theoretical results require experimental verification. 2015 Article Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем / А.Г. Решотка, В.Г. Гайдучок, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 22-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.22 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100561 535.42 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Системы передачи и обработки сигналов Системы передачи и обработки сигналов
spellingShingle	Системы передачи и обработки сигналов Системы передачи и обработки сигналов Решотка, А.Г. Гайдучок, В.Г. Вакив, Н.М. Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Исследована структура и направление распространения объемных акустических волн, возбужденных встречно-штыревым преобразователем (ВШП) в кристалле ниобата лития, с помощью их визуализации. Показано, что для расчета периода ВШП при конструировании акустооптических дефлекторов СВЧ-диапазона недостаточно использовать лишь подстройку под угол Брэгга. Для определения области распространения таких пучков волн нужно также учитывать параметр Френеля.
format	Article
author	Решотка, А.Г. Гайдучок, В.Г. Вакив, Н.М.
author_facet	Решотка, А.Г. Гайдучок, В.Г. Вакив, Н.М.
author_sort	Решотка, А.Г.
title	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
title_short	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
title_full	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
title_fullStr	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
title_full_unstemmed	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
title_sort	исследование объемных акустических волн свч-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Системы передачи и обработки сигналов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100561
citation_txt	Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем / А.Г. Решотка, В.Г. Гайдучок, Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 22-27. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv	AT rešotkaag issledovanieobʺemnyhakustičeskihvolnsvčdiapazonavozbuždennyhvstrečoštyrevympreobrazovatelem AT gajdučokvg issledovanieobʺemnyhakustičeskihvolnsvčdiapazonavozbuždennyhvstrečoštyrevympreobrazovatelem AT vakivnm issledovanieobʺemnyhakustičeskihvolnsvčdiapazonavozbuždennyhvstrečoštyrevympreobrazovatelem
first_indexed	2025-07-07T09:01:05Z
last_indexed	2025-07-07T09:01:05Z
_version_	1836978135062544384
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 22 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 ÓÄÊ 535.42 А. Г. РЕШОТКА1, В. Г. ГАЙДУЧОК2, д. т. н. Н. М. ВАКИВ2 Óêðàèíà, г. Львов, 1Нàцèоíàльíый уíèвеðсèтет «Львовсêàя полèтехíèêà», 2Нàучíо-пðоèзводствеííое пðедпðèятèе «Êàðàт» E-mail: amadey101@gmail.com ИССЛЕÄОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ АÊÓСТИЧЕСÊИХ ВОЛН СВЧ-ÄИАПАЗОНА, ВОЗБÓЖÄЕННЫХ ВСТРЕЧО-ШТЫРЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ В íàстоящее вðемя àêустооптèчесêèе мето- ды упðàвлеíèя оптèчесêèм èзлучеíèем íàходят шèðоêое пðèмеíеíèе в íàуêе è техíèêе [1—3]. Хàðàêтеðèстèêè àêустооптèчесêèх устðойств зà- вèсят, глàвíым обðàзом, от двух фàêтоðов: от зàêоíомеðíостей àêустооптèчесêого взàèмодей- ствèя è от стðуêтуðы àêустèчесêого пучêà, воз- буждàемого пьезоэлеêтðèчесêèм пðеобðàзовà- телем. Стðуêтуðà àêустèчесêого пучêà опðеде- ляется, в пеðвую очеðедь, пьезопðеобðàзовàте- лем. Идеàльíым счèтàется одíоðодíой пучоê, во всех точêàх êотоðого àмплèтудà ðàспðостðà- íяющейся волíы одèíàêовà, à волíовые фðоí- ты являются плосêèмè. Нà пðàêтèêе всегдà èме- ют место àêустèчесêèе пучêè êоíечíой шèðè- íы, êотоðые можíо пðедстàвèть в вèде супеð- позèцèè плосêèх волí, èмеющèх в общем слу- чàе ðàзíую àмплèтуду, фàзу è íàпðàвлеíèе ðàс- пðостðàíеíèя. Одíèм èз способов возбуждеíèя àêустèче- сêèх волí, êàê объемíых, тàê è повеðхíостíых, является возбуждеíèе этèх волí с повеðхíо- стè пьезоэлеêтðèчесêèх êðèстàллов с помощью встðечíо-штыðевого пðеобðàзовàтеля (âШï) [4, 5], êотоðый шèðоêо èспользуется в àêусто- ýëåêòðîíèêå [5, 6]. Вмåñòå ñ âîзбóждåíèåм ïî- веðхíостíых àêустèчесêèх волí с помощью ВШП в àêустоэлеêтðоííых устðойствàх воз- буждàются è объемíые àêустèчесêèе волíы, что пðèводèт ê возíèêíовеíèю пàðàзèтíых сèгíàлов в этèх устðойствàх. С дðугой стоðоíы, возбуж- деíèе объемíых àêустèчесêèх волí с помощью ВШП с повеðхíостè пьезоêðèстàллà, íàпðèмеð LiNbO3, может èспользовàться для ðàзðàботêè àêустооптèчесêèх дефлеêтоðов СВЧ-дèàпàзоíà [7], что зíàчèтельíо удешевèт техíологèче- сêèй пðоцесс èзготовлеíèя СВЧ-дефлеêтоðов. Исследована структура и направление распространения объемных акустических волн, возбуж- денных встречно-штыревым преобразователем (ВШП) в кристалле ниобата лития, с помощью их визуализации. Показано, что для расчета периода ВШП при конструировании акустооптиче- ских дефлекторов СВЧ-диапазона недостаточно использовать лишь подстройку под угол Брэгга. Для определения области распространения таких пучков волн нужно также учитывать параметр Френеля. Ключевые слова: акустооптические устройства, объемные акустические волны, встречно-штыревой преобразователь, пьезоэлектрический преобразователь, дифракция световой волны. Поэтому èзучеíèю геíеðàцèè è ðàспðостðàíе- íèя тàêèх объемíых àêустèчесêèх волí уделя- ется зíàчèтельíое вíèмàíèе, в том чèсле è ðàз- ðàботêе методов моделèðовàíèя èх возбужде- íèя è ðàспðостðàíеíèя [10, 11]. В [1, 3, 9] дèàгðàммà íàпðàвлеííостè мíо- гоэлемеíтíого пеðèодèчесêого пðеобðàзовàтеля опèсывàется êàê пðоèзведеíèе дèàгðàммы íà- пðàвлеííостè входящего в его состàв едèíèч- íого элемеíтàðíого èзлучàтеля íà дèàгðàмму íàпðàвлеííостè мàссèвà èзлучàтелей этого пðе- обðàзовàтеля. Этот ðезультàт èспользуется пðè ðàсчете пàðàметðов àêустооптèчесêèх дефлеê- тоðов СВЧ-дèàпàзоíà. В [12] íàмè было теоðетèчесêè èсследовàíо ðàспðостðàíеíèе объемíых àêустèчесêèх волí, возбуждеííых ВШП с повеðхíостè пьезоэлеê- тðèчесêого êðèстàллà, è поêàзàíо, что пðèведеí- íые в [1, 3, 9] ðезультàты действèтельíы толь- êо для зоíы Фðàуíгофеðà (дàльíяя зоíà) мíо- гоэлемеíтíого пðеобðàзовàтеля в целом. Используя пàðàметð Фðеíеля S = Λz/L2 max (Λ — длèíà àêустèчесêой волíы; z — ðàсстояíèе от пðеобðàзовàтеля до дàльíей зоíы; Lmax — мàê- сèмàльíый ðàзмеð èзлучàющего мíогоэлемеíт- íого пðеобðàзовàтеля), íетðудíо убедèться, что зоíà Фðàуíгофеðà мíогоэлемеíтíого пðеобðà- зовàтеля àêустооптèчесêèх дефлеêтоðов СВЧ- дèàпàзоíà лежèт íà ðàсстояíèях, зíàчèтельíо пðевышàющèх ðеàльíые ðàзмеðы êðèстàллèче- сêèх àêустооптèчесêèх ячееê. Используемое для ðàсчетà пеðèодà тàêого пðеобðàзовàтеля усло- вèе êоððеêцèè углà Бðэггà [1, 3] учèтывàет ðàс- пðостðàíеíèе èзлучàемого àêустèчесêого пучêà в дàльíей зоíе. Одíàêо с помощью пàðàметðà Фðеíеля можíо поêàзàть, что для ðеàльíых об- ðàзцов àêустооптèчесêèх дефлеêтоðов это усло- DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.22 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 23 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 вèе является íеобходèмым, íо íе достàточíым. Óглы èзлучеíèя объемíых àêустèчесêèх волí, à тàêже êолèчество пучêов [11], ðàссчèтàííые пðè моделèðовàíèè èзлучеíèя ВШП, пðотèво- ðечàт ðезультàтàм, пðèведеííым в [1, 3, 9, 12]. Äля эêспеðèмеíтàльíой пðовеðêè èзложеí- íых выше фàêтов в дàííой ðàботе èсследовàлàсь стðуêтуðà è íàпðàвлеíèе ðàспðостðàíеíèя объ- емíых àêустèчесêèх волí, возбуждеííых ВШП в СВЧ-дèàпàзоíе с XY-повеðхíостè êðèстàллà íèобàтà лèтèя пðямого сðезà. Рàзмеðы êðèстàл- лèчесêой ячейêè в íàпðàвлеíèях 0X, 0Y, 0Z со- стàвлялè, соответствеííо, 12×8×10 мм. òеоретический анализ Рàсчет àêустооптèчесêого дефлеêтоðà СВЧ- дèàпàзоíà с мíогоэлемеíтíым пðеобðàзовàтелем íàчèíàется с опðеделеíèя пеðèодà d мíогоэле- меíтíой стðуêтуðы. Этот пеðèод ðàссчèтывàет- ся èз условèя êоððеêцèè углà Бðэггà для зàдàí- íой чàстоты f0, êотоðàя является цеíтðàльíой чàстотой полосы ðàбочèх чàстот СВЧ àêустооп- тèчесêого дефлеêтоðà [1]: 0 n f V d   , (1) где V — сêоðость объемíой àêустèчесêой волíы; n — поêàзàтель пðеломлеíèя мàтеðèàлà све- тозвуêопðоводà; λ — èспользуемàя длèíà волíы оптèчесêого èзлучеíèя. Мíогоэлемеíтíый пðеобðàзовàтель, ВШП, пеðèод êотоðого пðè зàдàííой цеíтðàльíой чà- стоте f0 ðàссчèтывàется подобíым обðàзом, может ðàботàть в тðех облàстях: z≤4d2/Λ — облàсть Фðеíеля; z≥8d2/Λ — облàсть Фðàуí- гофеðà для блèжàйшèх (соседíèх) элемеí- тàðíых èзлучàтелей; z≥2(Nd)2/Λ — облàсть Фðàуíгофеðà для всего пðеобðàзовàтеля в це- лом (Λ=V/f0; N — êолèчество элемеíтàðíых èзлучàтелей) [12]. В таблице пðèведеíы ðезультàты ðàсчетà чà- стоты f0 è íèжíей гðàíèцы облàстè Фðàуíгофеðà для элемеíтàðíых èзлучàтелей (z1 min) è ВШП в целом (z2 min) для тðех зíàчеíèй пеðèодà d. Пðè ðàсчетàх учèтывàлось, что для êðèстàллà LiNbO3 V=3,57 êм/с, n=2,2. Êолèчество èзлу- чàтелей N пðèíèмàлось ðàвíым 50, à дèàпàзоí ðàбочèх чàстот выбèðàлся ðàвíым 30% от цеí- тðàльíой ðàбочей чàстоты ВШП. Êàê следует èз получеííых ðезультàтов, в ðе- àльíых светозвуêопðоводàх, длèíà êотоðых со- стàвляет пðèмеðíо 10 мм, для ВШП с d=120 мêм è d=75 мêм íà чàстотàх 700 МГц è выше íèêà- êого пеðеêðытèя (èíтеðфеðеíцèè) àêустèчесêèх пучêов дàже соседíèх элемеíтàðíых èзлучàте- лей íе пðоèсходèт. Экспериментальные результаты Äля опðеделеíèя íàпðàвлеíèя ðàспðостðà- íеíèя объемíых àêустèчесêèх волí è стðуêту- ðы àêустèчесêèх пучêов, возбуждеííых ВШП с XY-повеðхíостè êðèстàллà íèобàтà лèтèя пðя- мого сðезà, пðèмеíялся теíевой метод [13]. Аêустооптèчесêое взàèмодействèе светового лучà, пàдàющего íà àêустооптèчесêую ячейêу Бðэггà, с объемíой àêустèчесêой волíой, воз- буждеííой в íей ВШП, можíо пðедстàвèть в двух êоíфèгуðàцèях (рис. 1). В пеðвом случàе световой пучоê пàдàет íà гðàíь Y0Z, пàðàллель- íую элеêтðодàм ВШП (ðèс. 1, а), è еслè угол Бðэггà θБ → 0°, òî ñâåòîâîé ïóчîê ðàñïðîñòðà- íяется в пеðпеíдèêуляðíом элеêтðодàм íàпðàв- Рèс. 1. Рàзлèчíые êоíфèгуðàцèè àêустооптèчесêого взàèмодействèя светового лучà è àêустèчесêèх пуч- êов, возбуждеííых ВШП: 1 — светозвуêопðовод èз LiNbO3; 2 — ВШП; 3 — пà- дàющèй световой пучоê; 4 — световой пучоê íулевого поðядêà; 5 — дèфðàêцèоííый световой пучоê; 6 — àêу- стèчесêàя волíà; 7 — ãåíåðàòîð Г4-76А б) X Y Z1 6 7 45 2 3 θБ à) X Y Z θБ 17 3 2 6 45 Результаты расчета частоты и нижней границы области Фраунгофера d, мêм 120 75 40 f0, МГц 609 770 1055 z1 min, м 27,6 11,25 4,27 z2 min, м 14 7,2 2,4 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 24 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 леíèè. Этот случàй соответствует пðàêтèчесêой схеме èспользовàíèя àêустооптèчесêого взàèмо- действèя. Во втоðом случàе световой потоê пà- дàет íà гðàíь X0Z, пеðпеíдèêуляðíую элеêтðо- дàм ВШП (ðèс. 1, б), è еслè θБ → 0°, òî îïòèчå- сêèй пучоê ðàспðостðàíяется пàðàллельíо èм. Äля вèзуàлèзàцèè объемíой àêустèчесêой волíы, возбуждеííой ВШП, былà выбðàíà êоí- фèгуðàцèя àêустооптèчесêого взàèмодействèя, пðедстàвлеííàя íà ðèс. 1, б. Äля êоíфèгуðà- цèè, èзобðàжеííой íà ðèс. 1, а, вèзуàлèзèðо- вàлся тольêо пучоê шèðèíой (высотой), êото- ðàя соответствовàлà длèíе h пеðеêðытèя элеê- тðодов ВШП. Нà рис. 2 è 3 пðедстàвлеíы êàðтèíы дèфðàê- цèè лàзеðíого пучêà дèàметðом 2 мм для этèх двух случàев, получеííые пðè следующèх пà- ðàметðàх ВШП: N=50, h=0,2 мм, d=0,75 мêм. Пðè вèзуàлèзàцèè àêустèчесêого пучêà вèдеоêà- меðой фèêсèðовàлся цеíтðàльíый дèфðàêцèоí- íый поðядоê, èзобðàжеííый íà ðèс. 2. Êàê вèдíо èз ðèс. 2, êàðтèíà дèфðàêцèè, со- ответствующей êоíфèгуðàцèè ðèс. 1, б, в зíà- чèтельíой степеíè зàвèсèт от ðàбочей чàстоты è от углà пàдеíèя оптèчесêого лучà. Следует зàметèть, что êàðтèíы дèфðàêцèè в этèх двух случàях взàèмодействèя световой è àêустèчесêой волí подобíы êàðтèíе дèфðàê- цèè светà íà плосêой дèфðàêцèоííой ðешетêе, êогдà свет пàдàет пеðпеíдèêуляðíо ê штðèхàм ðешетêè, èлè сêользèт вдоль штðèхов. Нà рис. 4 пðедстàвлеíы êàðтèíы вèзуàлèзà- цèè àêустèчесêèх волí, возбуждеííых ВШП с h=0,2 мм, N=50. Из ðèс. 4, а вèдíо, что àêустèчесêàя вол- íà, èзлучàемàя ВШП с d=120 мêм íà чàстоте f=674 МГц, ñîñòîèò èз îòдåëьíыõ ïóчêîâ, ò. å. оíà ðàспðостðàíяется в зоíе Фðеíеля. В случàе, пðедстàвлеííом íà ðèс. 4, б, àêустè- чесêàя волíà, возбуждеííàя ВШП с d=75 мêм íà чàстоте f=850 МГц, выглядèт более одíоðод- Рèс. 3. Êàðтèíà дèфðàêцèè светового пучêà íà объ- емíой àêустèчесêой волíе, возбуждеííой ВШП, со- ответствующàя êоíфèгуðàцèè ðèс. 1, а (в цеíтðе — световой пучоê íулевого поðядêà, спðà- вà — дèфðàêцèоííый луч) à) б) в) Рèс. 4. Теíевàя êàðтèíà àêустèчесêой волíы, воз- буждеííой ВШП с пеðèодом d=120 мêм íà чàсто- те f=674 МГц (а) è с пеðèодом d=75 мêм íà чàстоте f=850 МГц (б) (ВШП ðàсполàгàлся веðтèêàльíо спðàвà) à) б) Рèс. 2. Êàðтèíà дè- фðàêцèè светового пуч- êà íà объемíой àêустè- чесêой волíе, возбуждеí- íой ВШП (íàходèлся сле- вà), соответствующàя êоí- фèгуðàцèè ðèс. 1, б, íà чàстотàх 900 (а), 950 (б) è 1000 МГц (в) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 25 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 íой, одíàêо è в этом случàе оíà ðàспðостðà- íяется в зоíе Фðеíеля. Тàêèм обðàзом, эêспе- ðèмеíтàльíые ðезультàты подтвеðждàют пðè- ведеííые ðàíее оцеíêè для ВШП с пеðèодом d=120 мêм è d=75 мêм. Очевèдíо, что возбуждàемые ВШП с пе- ðèодом d≥75 мêм íà чàстотàх f0 ≥ 650 МГц объем íые àêустèчесêèе волíы ðàспðостðàíяют- ся в ðеàльíых àêустооптèчесêèх устðойствàх в облàстè Фðеíеля в вèде отдельíых пучêов эле- меíтàðíых èзлучàтелей, поэтому íèêàêой под- стðойêè под угол Бðэггà в тàêèх устðойствàх íе существует. Следовàтельíо, следует пðè- зíàть ошèбочíымè ðàссуждеíèя, пðèведеííые в [14, 15], где ðàссмотðеíы мíогоэлемеíтíые пðе- обðàзовàтелè с пеðèодом d ≥ 80 мêм è d ≥ 98 мêм íà чàстотàх f≥1,5 ГГц. Тàê, пðè èсследовàíèè мíогоэлемеíтíого пðеобðàзовàтеля с пеðèодом d=80 мêм, êотоðый возбуждàет волíы в чàстот- íом дèàпàзоíе ∆f=1,6—2,6 ГГц, ïðîâåдåííîм â [14], было èспользовàíо пðедстàвлеíèе об àí- теííой звуêовой ðешетêе, à в [15] для мíогоэ- лемеíтíого пðеобðàзовàтеля с d≥98 мêм, ðàбо- тàющего в дèàпàзоíе чàстот 1—2,5 ГГц, былè èспользовàíы фоðмулы для ðàсчетà êолèчествà элеêтðодов, êотоðые следуют èз теоðèè àíтеí- íой звуêовой ðешетêè. Нà рис. 5 пðедстàвлеíà теíевàя êàðтèíà àêу- стèчесêого поля ВШП с d=40 мêм. Здесь вèд- íы две облàстè ðàспðостðàíеíèя àêустèчесêой волíы: L1 — от ВШП до êоíцà зоíы Фðеíеля, L2 — облàсть ðàспðостðàíеíèя в зоíе Фðàуí- гофеðà соседíèх àêустèчесêèх пучêов. Еслè пðедположèть, что дèфðàêцèя Фðàуí- гофеðà íàблюдàется íà ðàсстояíèях z≥8d2/Λ, то, посêольêу èсточíèêàмè àêустèчесêой волíы являются отдельíые èзлучàтелè, могут ðеàлèзо- вывàться случàè èíтеðфеðеíцèè двух волí со- седíèх èзлучàтелей, пðè êотоðых [5, 12] 2dsinθ=Λ . (2) Отсюдà следует, что угол ðàспðостðàíеíèя пе- ðеêðывàющèхся àêустèчесêèх лучей θ зàвèсèт от чàстоты, à следовàтельíо, в этом случàе мож- íо осуществлять подстðойêу под угол Бðэггà. Нà теíевой êàðтèíе в облàстè Фðàуíгофеðà íàблюдàется двà àêустèчесêèх пучêà, ðàспðо- стðàíяющèхся под углàмè, сèмметðèчíымè от- íосèтельíо íоðмàлè ê плосêостè, в êотоðой íà- ходèтся мíогоэлемеíтíый пðеобðàзовàтель, что соответствует дàííым [3, 9, 12]. Результàт, пðè- ведеííый в [11], где êолèчество углов èзлуче- íèя пðèíèмàлось ðàвíым тðем, следует счèтàть ошèбочíым. âыводы Пðèведеííые в ðàботе ðезультàты поêàзывà- ют, что опèсàíèе àêустèчесêого поля в вèде пðо- èзведеíèя дèàгðàмм íàпðàвлеííостè в дàльíей зоíе íе èмеет íèêàêого смыслà для àêустооптè- чесêèх дефлеêтоðов СВЧ-дèàпàзоíà, в êотоðых àêустèчесêèе волíы возбуждàются мíогоэле- меíтíым пðеобðàзовàтелем. Óсловèе подстðой- êè под угол Бðэггà для ðàсчетà пеðèодà мíого- элемеíтíых пðеобðàзовàтелей пðè возбуждеíèè обьемíых àêустèчесêèх волí в àêустооптèчесêèх дефлеêтоðàх СВЧ-дèàпàзоíà следует дополíèть учетом пàðàметðà Фðеíеля. Опðеделеíèе облà- стè дàльíей зоíы для пеðеêðывàющèхся сосед- íèх àêустèчесêèх пучêов, èзлучàемых элемеí- тàðíымè èзлучàтелямè, после ðàсчетà пеðèодà мíогоэлемеíтíого пðеобðàзовàтеля позволèт èз- бежàть ошèбоê пðè пðоеêтèðовàíèè àêустооптè- чесêèх дефлеêтоðов СВЧ-дèàпàзоíà. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИÊИ 1. Бàлàêшèй В. И., Пàðыгèí В. Н., Чèðêов Л. Е. Фèзèчесêèе осíовы àêустооптèêè.— Мосêвà: Рàдèо è связь, 1985. 2. Мàгдèч Л. Н., Молчàíов В. Я. Аêустооптèчесêèе устðойствà è èх пðèмеíеíèе.—Мосêвà: Сов. ðàдèо, 1978. 3. Goutzolis A. P., Pape D. R. Design and fabrication of acousto-optic devices.— New York: Dekker, 1994. 4. Milsom R. F., Reilly N. H. C., Redwood M. Analysis of generation and detection of surface and bulk acoustic waves by interdigital transducers // IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics.— 1977.— Vol. 24, N 3.— P. 147—164.— http://dx.doi.org/10.1109/T-SU.1977.30925 5. Моðгàí Ä. Óстðойствà обðàботêè сèгíàлов íà по- веðхíостíых àêустèчесêèх волíàх.— Мосêвà: Рàдèо è связь, 1990. 6. Пîâåðõíîñòíыå àêóñòèчåñêèå âîëíы / Пîд ðåд. А. Олèíеðà.— Мосêвà: Мèð, 1981. 7. Волèê Ä. П., Роздобудьêо В. В. Аíàлèз àмплèтудíо- чàстотíой хàðàêтеðèстèêè àêустооптèчесêого дефлеêтоðà с повеðхíостíым àподèзèðовàííым пьезопðеобðàзовàтелем // ЖÒФ.— 2009.— Ò. 70, ¹ 6.— С. 124—128. 8. Honkanen K., Koskela J., Plessky V. P., Salomaa M. M. Parasitic BAW еxcitation in LSAW transducers // IEEE Ultrasonics Symposium.—1998.— Vol. 1.— P. 949—952.— http://dx.doi.org/10.1109/ULTSYM.1998.762299. Рèс. 5. Теíевàя êàðтèíà àêустèчесêой волíы, воз- буждеííой ВШП с пеðèодом d=40 мêм íà чàстоте f=900 МГц (ВШП ðàсполàгàлся веðтèêàльíо слевà, êолебàíèя àêу- стèчесêой волíы ðàспðостðàíялèсь слевà íàпðàво) L1 L2 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 26 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 9. Shcherbakov A. S., Hanessian de la Graza A. V., Chavushyan V., Nemov S. A. A multi-phonon light scattering and resolution of acousto-optic devices // Proc. SPIE 8240.— 2012.— http://dx.doi.org/10.1117/12.910057 10. Deng M. Simulation of generation of bulk acoustic waves by interdigital transducers // IEEE Ultrasonics Symposium.— 2001.— Vol. 1.— P. 855—858.— http:// dx.doi.org/10.1109/ULTSYM.2001.991854 11. Namdeo A. K., Nemade H. B., Ramakrishnan N. FEM simulation of generation of bulk acoustic waves and their effects in SAW devices // Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference, 2010, India. 12. Вèííèê Ä. М., Решотêà А. Г., Сугàê Ä. Ю., Вàêèв Н.М. Возбуждеíèе объемíых àêустèчесêèх волí встðечíо- штыðевым пðеобðàзовàтелем в êðèстàллàх // Вестíèê НÓ «Львовсêàя полèтехíèêà». Элеêтðоíèêà.— 2013.— ¹ 764.— С. 23—29. 13. Вèííèê Ä. М., Воðоíяê Т. И. Рàспðостðàíеíèе СВЧ ультðàзвуêовых объемíых волí в устðойствàх íà êðèстàллàх íèобàтà лèтèя // Техíологèя è êоíстðуèðовàíèе в элеê- тðоííой àппàðàтуðе.— 2007.— № 2.— С. 17—20. 14. Белый В. Н., Войтеíêо И. Г., Гоðелый Н. Н., Êулàê Г.В., Шèðоêополосíый àêустооптèчесêèй дефлеêтоð íà объ- емíых àêустèчесêèх волíàх // ЖТФ.— 1989.— Т. 59, № 5.— С. 82—85. 15. Гðèгоðьев М. А., Толстèêов А. В., Нàвðоцêàя Ю. Н. Взàèмодействèе светà с àêустèчесêèмè волíàмè, возбуж- дàемымè сèíфàзíым мíогоэлемеíтíым пðеобðàзовàтелем â дèàïàзîíå 1,0—2,5 GHz // ЖÒФ.— 2006.— Ò. 76, № 5.— С. 88—93. Дата поступления рукописи в редакцию 27.08 2015 г. О. Г. РЕШОТКА1, В. Г. ГАЙДУЧОК2, М. М. ВАКІВ2 Óêðàїíà, м. Львів, 1Нàціоíàльíèй уíівеðсèтет «Львівсьêà політехíіêà», 2Нàуêово-вèðобíèче підпðèємство «Êàðàт» E-mail: amadey101@gmail.com ÄОСЛІÄЖЕННЯ ОБ’ЄМНИХ АÊÓСТИЧНИХ ХВИЛЬ НВЧ-ÄІАПАЗОНÓ, ЗБÓÄЖЕНИХ ЗÓСТРІЧНО-ШТИРЬОВИМ ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ Досліджено структуру і напрямки розповсюдження об’ємних акустичних хвиль, збуджених зустрічно- штирьовим перетворювачем (ЗШП) в кристалі ніобата літію, за допомогою їх візуалізації. Показано, що для розрахунку періоду ЗШП при конструюванні акустооптичних дефлекторів НВЧ-діапазону не- достатньо використовувати лише підстройку під кут Брегга. Для визначення області розповсюдження таких акустичних хвиль потрібно також враховувати параметр Френеля. Ключові слова: акустооптичні пристрої, об'ємні акустичні хвилі, зустрічно-штирьовий перетворювач, п'єзоелектричний перетворювач, дифракція світлової хвилі. O. G. RESHOTKA1, V. G. HAYDUCHOK2, N. M. VAKIV2 Ukraine, Lviv, 1National University «Lviv Polytechnic», 2Scientific Research Company «Carat» E-mail: amadey101@gmail.com INVESTIGATION OF BULK ACOUSTIC MICROWAVES EXCITED BY AN INTERDIGITAL TRANSDUCER Excitation of bulk and surface acoustic waves with the interdigital transducer (IDT), which is deposited on the surface of piezoelectric crystal, is widely used in the development of devices in acoustoelectronics and in the design of the microwave acousto-optic deflectors. Excitation of bulk acoustic waves by IDT in the devices on surface acoustic waves leads to the appearance of spurious signals. At the same time excitation of bulk acoustic waves with IDT from the surface of lithium niobate crystals allows creating high frequency acousto-optic deflectors, which makes possible to significantly simplify the technology of their production. Therefore, significant attention is paid to the task of excitation and distribution of bulk acoustic waves with IDT including recent times by the method of simulation of their excitation and distribution. The obtained theoretical results require experimental verification. This paper documents the visualization of acoustic beams excited with IDT from the XY-surface of lithium niobate crystals. The Bragg cells with LiNbO3 crystals coated with IDT with a different period of electrodes were manufactured for the experimental research of excitation and distribution of bulk acoustic waves. Visualization results have shown that the acoustic waves excited with IDT distribute in both the Fresnel zone and the Fraunhofer zone. The length of these zones is caused by individual elementary emitters of which consists the IDT (by their size). At the same time the far DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.22 UDC 535.42 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6 27 ÑèÑòåìû ïåðåäàЧè è îáðàáîòêè Ñèãíàëîâ ISSN 2225-5818 REFERENCES 1. Balakshii V. I., Parygin V. N., Chirkov L. E. Fizicheskie osnovy akustooptiki [Physical principles of acousto-optics]. Moscow, Radio i svyaz’, 1985, 278 p. 2. Magdich L.N., Molchanov V.Ya. Akustoopticheskie ustroistva i ikh primenenie [Acoustooptic devices and their applications]. Moscow, Sov. radio, 1978, 112 p. 3. Goutzolis A.P., Pape D.R. Design and Fabrication of Acousto-optic Devices. New York, Dekker, 1994, 318 p. 4. Robert F. Milsom, N. H. C. Reilly, Martin Redwood. Analysis of generation and detection of surface and bulk acoustic waves by interdigital transducers. IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, 1977, vol. 24, nî 3, ðð. 147-164. http://dx.doi.org/10.1109/T-SU.1977.30925 5. Morgan D. Ustroistva obrabotki signalov na poverkh- nostnykh akusticheskikh volnakh [The devices of the signal processing on surface acoustic waves]. Moscow, Radio i svyaz’, 1990, 416 p. 6. Poverkhnostnye akusticheskie volny [Surface acoustic wave]. Ed. By A. Oliner, Moscow, Mir, 1981, 390 p. 7. Volik D.P., Rozdobud’ko V.V. [Analysis of amplitude- frequency characteristics of acousto-optic deflector with the surface apodized transducer]. Journal of Applied Physics, 2009, vol. 70, no 6, pp. 124-128. 8. Honkanen K., Koskela J., Plessky V. P., Salomaa M. M. Parasitic BAW excitation in LSAW transducers. IEEE Ultrasonics Symposium, 1998, vol. 1, pp. 949-952. http:// dx.doi.org/10.1109/ULTSYM.1998.762299. 9. Alexandre S. Shcherbakov, Ana V. Hanessian de la Graza, Vahram Chavushyan, Sergey A. Nemov. A multi-phonon light scattering and resolution of acousto-optic devices. Proc. SPIE 8240, 2012. http://dx.doi.org/10.1117/12.910057 10. Mingxi Deng. Simulation of generation of bulk acoustic waves by interdigital transducers. IEEE Ultrasonics Symposium, 2001, vol. 1, pp. 855-858. http://dx.doi. org/10.1109/ULTSYM.2001.991854 11. Ashish Kumar Namdeo, Harshal B. Nemade and Ramakrishnan N. FEM Simulation of Generation of Bulk Acoustic Waves and Their Effects in SAW Devices. Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference, 2010, India. 12. Vynnyk D.M., Reshotka A.G., Sugak D.Yu., Vakyv M.M. [The excitation of the bulk acoustic wave by inter- digital transducer in crystals]. Proceedings of the National University “Lviv Polytechnic”. Electronics, 2013, no. 764, pp. 23-29. 13. Vynnyk D.M., Voronjak T.I. [Propagation of the microwave ultrasonic bulk waves in the devices on lithium nio- bate crystals]. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2007, no 2, pp. 17-20. 14. Belyiy V.N., Voytenko I.G., Gorelyiy N.N., Kulak G.V., [Wideband acoustooptic deflector on the bulk acoustic waves]. Journal of Applied Physics, 1989, vol. 59, no. 5, pp. 82-85. 15. Grigorev M.A., Tolstikov A.V., Navrotskaya Yu.N. [The interaction of light with acoustic waves excited by the multi-element in-phase transducer in the range of 1.0-2.5 GHz]. Journal of Applied Physics, 2006, vol. 76, no. 5, pp. 88-93. zone for IDT is located at distances much greater than the actual size of the LiNbO3 crystals. This peculiarity is not always taken into account when calculating diffraction. The achieved results can be used to design high-frequency acousto-optic devices, as well as in the development of devices based on surface acoustic waves. Keywords: acousto-optic devices, bulk acoustic wave, transducer array, piezoelectric transducer, diffraction of light waves. ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È â. ì. òеслюк, à. І. ïукач, ð. â. Загарю ìетоди, моделі та засоби автоматизації визначення ємнісних і резистивних параметрів елементів ìåìÑ.— ëьвів: âидавництво ëьвівської політехніки, 2015. Пðоàíàлізовàíо методè, моделі тà зàсобè вèзíàчеííя елеê- тðèчíого опоðу ðезèстèвíèх пàðàметðів елеêтðèчíèх êіл, à тàêож ðозгляíуто ðезèстèвíі тà ємíісíі пàðàметðè МЕМС тà особлèвості àвтомàтèзàції вèзíàчеííя їх зíàчеííя. Нàведеíо ðозðоблеíі методè для àвтомàтèчíого вèзíàчеííя елеêтðèчíого опоðу тà ємíості ðезèстèвíèх тà ємíісíèх пàðàметðів МЕМС, що вðàховують особлèвості тà спецèфіêу МЕМС-техíологій. Здійсíеíо моделювàííя ðоботè ðозðоблеíèх методів тà àíàліз отðèмàíèх ðезультàтів. Äля ðàдіоіíжеíеðів, íàуêовців і студеíтів, яêі спеціàлізуються у сфеðі àвтомàтèзàції вèміðювàííя тà êоíтðолю ємíісíèх і ðе- зèстèвíèх пàðàметðів міêðоелеêтðоííèх пðèстðоїв тà сèстем.

Исследование объемных акустических волн СВЧ-диапазона, возбужденных встречо-штыревым преобразователем

Institution

Ähnliche Einträge