铌酸锂晶体声光偏转器的宽带设计与优化

"铌酸锂声光偏转器宽带设计 (2007年)" 这篇文章主要探讨了一种针对铌酸锂（LiNbO3，简称LN）声光偏转器的新型宽带设计方法，该方法旨在扩展器件的工作频率范围并提高其性能。作者来自河北建筑工程学院和北京工业大学，文章发表于2007年的《北京工业大学学报》。 声光偏转器是一种利用声波频率改变光的传播路径的光学设备，它基于声光效应，即声波在介质中传播时产生的压力变化会影响光的折射率，进而改变光的传播方向。在声光偏转器中，声波的频率决定了光的衍射角度，因此选择适当的声波频率范围是实现宽带操作的关键。 在传统的LN声光偏转器设计中，由于 LN 是一个负单轴晶体，其o光和e光的折射率曲面在光轴Z方向相切，导致在特定的超声频率下，入射光随超声频率的变化曲线单调，无法实现宽频带的操作。为了解决这个问题，文章提出通过旋转LN晶体的坐标系，使得o光和e光的折射率曲面在新的坐标系下分离，这样就可以模拟具有旋光性的晶体，如二氧化碲，从而在不同的超声频率下产生非单调的入射角变化，找到多个极值点，实现更宽的带宽。 具体设计过程中，研究人员运用了Dixon方程来解决在新坐标系下的声光衍射问题。Dixon方程是描述声光相互作用的基本方程之一，它涉及到声波频率、入射角、衍射角以及晶体的折射率特性。通过对Dixon方程的求解，他们得到了不同旋转角度下，入射角和衍射角随超声频率变化的关系曲线，从而确定了设计宽带工作模式所需的参数。 该方法的一大优点在于，通过调整晶体的旋转角度，可以控制偏转器的中心频率，同时也能够有效地扩大器件的工作带宽。这对于高频声光器件和声电光器件的设计具有重要意义，因为更大的带宽意味着更高的数据传输速率和更广泛的应用场景。 这篇论文提供了一个创新的设计策略，通过改变晶体的坐标系统来优化LN声光偏转器的性能，这种方法对于声光技术领域的研究和实际应用具有积极的推动作用，特别是在通信、光电子和量子信息处理等领域。