基于COMSOL Multiphysics压电铌酸锂晶片仿真.pdf

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1、第37卷第2期压电与声光Vol_37NO．22015年04月PIEZOEIECTRICS&ACOUSTO0PTICSApr．2O15文章编号：1004—2474(2015)02—0291—03基于COMSOLMultiphysics压电铌酸锂晶片仿真高霞，王志斌。(1．中北大学物理系，山西太原030051；2．山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原030051)摘要：压电换能器是声光可调谐滤波器(AOTF)的基础元件，而换能器的核心部件是压电铌酸锂晶片，其性能直接影响AOTF的性能。该文利用COMSOLMultiphysics多物理场耦合软件对压电铌酸锂晶

2、片进行有限元仿真分析，基于COMSOLMultiphysics的压电模块，对超声换能器的压电铌酸锂晶片进行了瞬态分析。通过瞬态分析得到了压电铌酸锂晶片随时间变化的位移图。关键词：声光可调谐滤波器(AOTF)；铌酸锂；COMSOLMultiphysics；压电换能器；有限元仿真分析中图分类号：TN304．9文献标识码：ASimulationofPiezoelectricLithiumNiobateChipBasedonCOMSOLMultiphysicsGAoXia一，WANGZhibin，(1．Dept．ofPhysics，NorthUniversityofChi

3、na，Taiyuan030051，China；2EngineeringandTechnologyResearchCenterofShanxiProvinceforOptical—ElectricInformationandInstrument，Taiyuan030051，China)Abstract：Piezoelectrictransduceristhebasiccomponentsofacousto—optictunablefilter(A0TF)withpiezoe一[ectrielithiumniobatechipasthecorecomponent．Th

4、eperformanceofthepiezoelectricchipdirectlyaffectstheper—formanceoftheAOTF．Inthispaper，theCOMSOLMultiphysicssoftwarewasusedforfiniteelementsimulationanalysisofthepiezoelectriclithiumniobatechip．BasedonCOMSOIMultiphysicspiezoelectricmodule，transientanalysiswascarriedoutonultrasonicpiezo

5、electrictransducermadeoflithiumniobatechip．Displacementofpiezoe-lectriclithiumniobatechipchangingwiththetimewasgainedbytransientanalysis．Keywords：acousto—optictunablefilter(AOTF)；lithiumniobate；COMSOLMultiphysics；piezoelectrictransduc—er；finiteelementsimulationanalysis0引言方向有关，在某一传播方向下

6、，每一个，a相对应着声光可调谐滤波器(AOTF)是利用晶体内的反一个衍射光波长。，光谱中只有这个波长能满足动常Braag衍射制成的一种声光器件。基于AOTF量匹配条件才能发生衍射。当声波频率改变时，衍的成像光谱仪获得目标的空间信息、空间各点的光射光波也相应改变，从而能在较宽的光谱范围内通谱信息，通过光谱信息来研究、分析得到所需信息。过改变电信号的频率来选择衍射光的波长。在工业、精密农业、环境检测、资源调查、生物医学、压电换能器是AOTF的基础元件，而压电换能军事侦察、空间遥感、天文等领域具有重要的应用价器的核心部件是铌酸锂(LiNbO。)晶片，其性能直接值。换能器

7、就是把不同形式的能量进行转换的器影响AOTF的性能。对于一般情况下用解析的方件，电声换能器是指电能和声能间相互转换的器法很难得到显性解，于是一般采用有限元分析的方件——压电换能器。在AOTF中，射频驱动源发出法来分析。传统的分析方法采用一些ANSYS等分的电信号加在键合于声光晶体的压电换能器上，压析软件进行分析，但其具有一定的局限性，如压电材电换能器的作用是将电信号转换为同频率的超声料的参数定义较复杂等分析因素。本文使用多物理波。晶体中布喇格衍射跟超声波和入射光波的传播场耦合有限元分析软件COMSOLMultiphysics收稿日期：2014—07—23基金项目：

8、成像光谱偏