1 哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司工程技术部,黑龙江 哈尔滨 150066
针对水下光纤激光推进中存在的冲量耦合系数小、效果发散的问题,提出了用于提升水下光纤激光推进性能的短微腔结构。文中利用Fluent对添加微腔后水下光纤激光推进的结果进行了数值模拟,分析了矩形微腔结构的直径和长度对推进的影响,并在矩形微腔基础上提出U形微腔、双管微腔及含有阻塞结构的微腔。通过仿真得到了不同微腔对推力和冲量耦合系数的增大效果,证明了添加微腔可使水下光纤激光推进的冲量耦合系数得到103数量级的增大,并通过对比得出4种微腔结构中,双管微腔的结构形态对激光推进的性能提升影响最大,提升效果最好。
激光光学 水下激光推进 微腔结构 性能优化 冲量耦合系数
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆400065
2 电子科技大学 重庆微电子产业技术研究院, 重庆 401332
3 电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
该文研究了在超高性能声表面波(I.H.P. SAW)衬底上, 孔径总长对叉指末端具有能够抑制横向模态的小锤结构的谐振器性能。在衬底结构为Y 42°-钽酸锂(Y42°-LT)/SiO2/多晶硅(Poly-Si)/Si上, 通过建立对应的有限元三维仿真模型, 初步得出在小锤结构下孔径总长的增大能够抑制横向模态杂散的结论。绘制了周期T为1.44 μm、2 μm、2.56 μm下, 孔径总长为7.5T、10T、15T、20T、25T、32.5T、40T的单端口谐振器版图并进行流片。通过实测结果表明, 在不同周期下, 随着孔径总长的不断增加, 对谐振器横向模态的抑制会不断增强, 机电耦合系数也不断增加, 在孔径总长约为20T时阻抗比最高。仿真和实测结果体现了孔径总长对I.H.P. SAW谐振器的性能影响较大, 为应用于I.H.P. SAW滤波器中的高性能谐振器提供了设计指导。
谐振器 孔径长度 机电耦合系数 阻抗比 I.H.P. SAW I.H.P. SAW resonator aperture length electromechanical coupling coefficient impedance ratio
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 611731
为了准确地设计声表滤波器, 需要从参考声表面波(SAW)谐振器的测量值中提取精确的材料参数。测量SAW谐振器时, 单个谐振器无法直接进行测试, 需要引出传输线并使用GSG或GS探针进行测量, 消除传输线影响的去嵌入过程对于SAW谐振器材料参数的准确提取非常重要。该文介绍了几种声表面波谐振器的去嵌入技术, 包括Open-Short算法、电磁仿真方法、分段等效电路模型方法、集**数等效电路法。通过实例验证了几种常用的去嵌方法并对其进行了分析。
去嵌入 SAW谐振器 机电耦合系数 等效电路 集**数法 de-embedding SAW resonator electromechanical coupling coefficient equivalent circuit lumped parameter method
南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院, 江苏 南京 210009
现代科技的发展对高频声表面波(SAW)器件的需求不断增加, 对其工作频率也提出了更高的要求。为了提高SAW器件的频率, 该文构建了一种IDTs电极分层布局的器件模型, 即IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构, 并采用有限元法分析其声学性能, 包括导纳、相速度、机电耦合系数等。结果表明, IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构可激发出瑞利波, 且当AlN压电薄膜厚度hAlN=0.4λ(λ为器件周期), 水平中心距Pb=4 μm时, 其工作频率为692 MHz, 传统的IDTs/AlN/R-sapphire结构器件提高了近1倍(356 MHz), 而此时机电耦合系数K2为0.3%, 比传统结构高。另外, 通过优化IDTs电极的结构参数可进一步改善、调制瑞利波器件的性能。当IDTs的上层铜电极和下层铝电极厚度之比Δh=1.2, Pb=4 μm, hAlN/λ=0.5时, 瑞利波器件的谐振频率为657.9 MHz, K2=1.27%; 当Pb=6 μm时, 瑞利波的工作频率为461 MHz, 机电耦合系数达到最大(K2max=1.34%), 较传统IDTs单层布局结构瑞利波器件分别提升了30%和300%。结果表明, IDTs电极分层布局结构不仅可有效地提高SAW器件的工作频率和机电耦合系数, 也可以降低高频SAW器件的制备难度。
声表面波 叉指换能器 有限元分析 机电耦合系数 瑞利波 surface acoustic wave(SAW) interdigital transducer(IDT) finite element analysis electro-mechanical coupling coefficient Rayleigh wave
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130033
空间引力波望远镜的波像差与指向抖动耦合产生的远场相位噪声是引力波探测的主要噪声源。基于其产生的理论机制,建立了噪声耦合系数与望远镜像差间的函数关系,提出了控制特定像差的优化策略。结合望远镜设计实例验证了该方法对抑制远场相位噪声的效果,当波前质量水平为λ/20(λ=1064 nm)时,优化后的噪声耦合系数优于0.11 pm/nrad,较优化前降低了一个数量级,远优于指标要求,所提方法极大地提升了望远镜的远场相位稳定性。
激光光学 望远镜 空间引力波探测 远场相位 耦合系数
1 重庆大学 新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室,重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060
该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明,Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF),且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。
谐振器 声波激励 氮化铝钪 温度稳定性 机电耦合系数 resonator acoustic excitation ScAlN temperature stability electromechanical coupling coefficient
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210422
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Guru Nanak Dev University, Amritsar 143001 Punjab, India
2 Department of Chemistry, Guru Nanak Dev University, Amritsar 143001 Punjab, India
This work promotes the room temperature energy storage properties of the multiferroics. In this approach, impacts of PrFeO3 doping on PT-based solid solutions (PbPrTiFeO3, = 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25 and 0.26) have been explored. X-ray diffraction (XRD) patterns were used to estimate the crystallographic parameters, confirming the single phase tetragonal structure. The ferroelectric Curie temperature () is observed to drop from 410 K to below room temperature as the Pr concentration increases. The ferroelectric P-E loops were used to determine the energy storage values at room temperature. The sample = 0.24 achieved the maximum value of energy storage density of 362.25 mJ/cm3 with the efficiency of 40.5%. The ferroelectric P-E loops were used to determine the energy storage values at room temperature. The validity of magnetoelectric coupling in all samples was confirmed by magneto-dielectric studies and found that the sample = 0.24 shows the maximum response with the coupling coefficient () = 15.54 g2/emu2.This work promotes the room temperature energy storage properties of the multiferroics. In this approach, impacts of PrFeO3 doping on PT-based solid solutions (PbPrTiFeO3, = 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25 and 0.26) have been explored. X-ray diffraction (XRD) patterns were used to estimate the crystallographic parameters, confirming the single phase tetragonal structure. The ferroelectric Curie temperature () is observed to drop from 410 K to below room temperature as the Pr concentration increases. The ferroelectric P-E loops were used to determine the energy storage values at room temperature. The sample = 0.24 achieved the maximum value of energy storage density of 362.25 mJ/cm3 with the efficiency of 40.5%. The ferroelectric P-E loops were used to determine the energy storage values at room temperature. The validity of magnetoelectric coupling in all samples was confirmed by magneto-dielectric studies and found that the sample = 0.24 shows the maximum response with the coupling coefficient () = 15.54 g2/emu2.
Ferroelectrics energy storage multiferroics magneto-dielectric coupling coefficient Journal of Advanced Dielectrics
2022, 12(5): 2250012
强激光与粒子束
2022, 34(11): 111005