Преобразователь поверхностной акустической волны Советский патент 1984 года по МПК H03H9/00 

Изобретение относится к элементам и, устройствг1м акустики, в частности к преобразователям поверхностных акустических волн (ПЛВ и может использоваться в устройствах обработки сигналов и приборах неразрушавадего контроля.

Известен преобразователь ПАВ, основанный на трансформации объемных акустических волн (ОАВ) в поверхностные ij .

Недостатком известного преобразвателя является сложность технологии его изготовления, связанная с необходимостью выполнения на рабочей поверхности эвукопровода регулярной системы пазов и канавок

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь ПАВ, содержащий подложку, преобразователь ОАВ и регулярную упругую неоднородность, расположенные на противоположных сторонах подложки р.

Недостатком указанного преобразователя ПАВ является ограниченность сверху частотного диапазона преобразователя ( Р.Гц) , что обусловлено технологическими сложностями выполнения поверхностной упругой неоднородности (системы пазов и канавок) с мальм периодом.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона в область высоких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе поверхностной акустической волны, содержащем подложку, преобразователь объемной акустической волны и регулярную упругую неоднородность, расположенные на противоположных сторонах подложки, регулярная упругая неоднородность выполнена в виде пластины из полидоменного сегнетоэластического материала с регулярной структурой доменных границ, ориентированных в пределах апертуры преобразователя объемной акустической волны, параллельно друг другу. .

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь ПАВ.

Устройство содержит подложку 1, на одной стороне которой закреплен преобразователь. ОАВ, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины 2 с нанесенными на нее электродами 3, подсоединенными к генератору (приемнику) 4 высокочастотного электрического сигнала, а также регулярную упругую неоднородность на рабочей стороне подложки 1 , выполненную в виде жестко механически связанной с подложкой 1 пластины 5 из сегнетоэластического материала с регулярной структурой полосковых сегнетоэластических доменов (полидоменная структура), ориентированных разделя1Ш1ими их доменными стенками б параллельно друг другу и перпендикулярно заданному направлению распространения ПАВ.

Преобразователь работает следующим образом.

В режиме излучения приложенное к электродам 3 пластины 2 электри0 ческое напряжение.от генератора 4 высокочастотного электрического сигнала вызывает возбуждение объемных акустических волн ОАВ, распространяющихся по пластине 2 к

5 рабочей поверхности подложки 1.

При падении ОАВ на сегнетоэласти. ческую пластину 5 с регулярной структурой полосковых сегнетоэластических доменов происходит тран0 сформация ОАВ и ПАВ, распространяющуюся по рабочей поверхности подложки в направлении, перпендикулярном разделяющим сегнетоэластические домены стенкам 6. Действи5 тельно поскольку соседние сегнето. эластические домены отличаются друг от друга ориентацией спонтанной деформации и, как следствие, знаком или (и) величиной упругих свойств (жесткостью или податливостью) в данном направлении, то при падении ОАВ на регулярную структуру сегнетоэластических доменов, последняя созда-, ет на поверхности подложки 1

соответствукьчую регулярную совокупность нормальных возмущений, являющихся источником поверхностных акустических волн (ПАВ). При этом эффективность трансформации ОАВ и ПАВ оказывается наибольшей в том случае, когда период регулярной доменной структуры оказывается равным длине волны А ПАВ в материале звукопровода.

Плоскость фронта возбуждаемых ПАВ определяющая направление их распространения, формируется доменными стенками.

В режиме приема распространяющаяся по рабочей поверхности подложки ПАВ 1, попадая в область расположения пластины 5, воспринимает ее как регулярную пространственную упругую неоднородность

и при равенстве периода последней длине волны ПАВ эффективно трансформируется в ОАВ, распространяквдуюся вглубь подложки 1, и которая далее преобразуется преобразователем ОАВ (пластина 2 с электродами 3) в высокочастотный электрический сигнал и воспринимается приемником 4. Наиболее эффективное преобразование ЛАВ в

CAB и далее в высокочастотньтй

электрический сигнал имеет место и том случае, когда фронт детектируемой ПАВ параллелен доменным стенкам сегнетоэластической пластины, а длина волны ПАВ равна периоду регулярной структуры сегнетоэластических доменов.

Следует отметить, что возможен иной вариант выполнения преобразователя ПАВ, когда преобразователь САБ может иметь и любую другую, например, магнитную природу. Акустическая связь сегнетоэластической пластины 5 с рабочей поверхностью подложки 2 может быть осуществлена, помимо жесткого механического соединения, и другими средствами, в частности, акустическим контактом через слой жидкости .и т.д. Полосковая доменная структура может характеризоваться не только плоскостной, но и зигзагообразной доменной границей, при условии, что в пределах апертуры преобразователя ОАВ или пучка ПАВ разделяющие соседние домены доменные стенки параллельны друг другу

Результаты экспериментов подтверждают возможность реализации двойного преобразователя ОАВ-ПАВОАВ с сукмарными потерями, не прет вышающими 45 дБ (на двойное преобразование) без дополнительного согласования преобразователей ОАВ, а также обнаруживают явную корреляцию частот наиболее эффективно возбуждаемых ПАВ с периодом регулярной структуры сегнетоэластической пластины, находящейся в акустическом контакте с рабочей стороной подложки. Частоты возбуждающихся ПАВ лежат в пределах от 63 МГц (при

0 периоде доменной структуры 20 мкм) до 22 МГц (при периоде 50 мкм).

Технология изготовления предлагаемого преобразователя ПАВ иа частоты в несколько десятков мега5 герц является более простой техйологией изготовления по сравнению с известными преобразователями, работающими в этом диапазоне частот.

20

Кроме того, зависимость частоты возбуждаемых ПАВ от периода регулярной структуры сегнетоэластических доменов, с учетом существования сегнетоэластиков с гораздо более мелкой регулярной доменной структурой, например с период%)М 0,01 мкм для К Fe (МоО)ц или К 1ц (ЛОц)2 предполагает возможность реализации преобразователя ПАВ на частоты порядка ю Гц.

ПРЕОБРАЗСФАТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ АКУСТИЧЕСЖОП ВОЛНЫ, содержащий подложку, преобразователь объ.емной акустической волны и регулярную упругую неоднородность, расположенные на ПРОТИВОПОЛОЖНЫ : сторонах подложки, о-т л ича ющий с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона в область высоких частот, регулярная упругая неоднородность выполнена в виде пластины из полидоменного сегнетоэластического материала с регулярной структурой доменных границ, ориентированных в пределах апертуры преобразователя объемной акустической волны параллельно друг друга. (Л JfOAg 1/: Z X ел :о