Способ определения скорости распространения поверхностных акустических волн
Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение пространственного разрешения измерений за счет использования оптического излучения, возбуждающего ПАВ на поверхности звукопровода, для зондирования акустической волны и упрощение способа. Способ включает возбуждение в исследуемом образце 5 ПАВ модулированным при помощи модулятора 3 интенсивности пучком оптического излучения лазера 1, направляемым на поверхность образца через периодическую решетку 4, и регистрацию сигнала, пропорционального интенсивности излучения в первом дифракционном порядке, продифрагировавшего на поверхностной акустической волне и на периодической решетке. Причем вьщеляют сигнал на удвоенной частоте модуляции 2f и определяют значение частоты f , ПРИ которой зтот сигнал максимален, а скорость ПАВ определяют по-формуле V l-f.Q, где 1 - период структуры . Достоинством способа является высокое пространственное разрешение
СО1ОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (511 4 С 01 N 29/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4012422/24-28 (22) 24,01.86 (46) 07.05.87. Бюл. l! 17 (72) С.Н.Антонов, А.Д.Бжезинский, А.И.Козлов, А.А.Лавренов и В.П.Плесский (53) 620.179 (088.8 ) (56) F urov J.I., Rranzalov К.P.
and Ivanov D.V. High accuracy noncontact laser-optiса1 method for
measuring surface acoustic wave
velocity and attehuation. — Аррl.
Phvs. I.ett., бб, 2, 1985, р.141-142. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУС,—
ТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение пространственного разрешения измерений за счет использования оптического излучения, возбуждающего ПАВ на поверхности звукопровода, для зондирования акустической волны и упрощение способа.
Способ включает возбуждение в исследуемом образце 5 ПАВ модулированным при помощи модулятора 3 интенсивности пучком оптического излучения лазера l, направляемым на поверхность образца через периодическую решетку
4, и регистрацию сигнала, пропорционального интенсивности излучения в первом дифракционном порядке, продифрагировавшего на поверхностной акустической волне и на периодической решетке. Причем выделяют сигнал на удвоенной частоте модуляции 2f и определяют значение частоты fo, при которой этот сигнал максимален, а скорость ПАВ определяют по формуле v = l.f, где 1 — период структуры. Достоинством способа является высокое пространственное разрешение (2-4 мм), что позволяет определять локальные значения скорости ПАВ на различных участках образца, малые энергетические затраты вследствие использования одного лазера небольшой (50 мВт) мощности и простота реализации — не требуется юстировки оптических систем и иэмеряетс.я только одна величина, частота. 1 ил.! !30
Изобретение относится к измерительиой технике и может быть использовано при разработке и изготовлении устройстн ка поверхностных акустических волнах (ПАВ! для бесконтактного измерения скорости распространения .I!AH н зкукопроводах.
Целью изобретения является увеличение пространственного разрешения измерений за счет оптического излучения,возбуждающего ПАВ на поверхности и упрощение способа.
На чертеже схематически показана схема установки для реализации способа @
Схема содержит источник оптического излучения, ка оптической оси которого последовательно расположены коллиматор 2, модулятор 3 интенсивности излучения, периодическая решетка 4, расположенная на поверхности эвукопронода 5.,Оптические оси источника и коллиматора 2 совпа- . дают и ориентированы ортогонально к поверхности эвукопронода 5. Фотоприемкик 6 расположен в направлении
+l-го или -l-ro дифракционного по" рядка под углом g = arcsin 3 /1 (.1 — длина волны света; 1 " период решетки ). Выход фотоприемника подключен к входу регистрирующего уст) ройства 7, связанного управляющим выходом с.генератором 8 качающейся частоты высокочастотный выход которого подключен к модулятору 3. Выход регистрирующего устройства 7 связан с индикатором 9.
Способ осуществляют с помощью схемы следующим образом.
Оптическое излучение от источника ! направляют в коллиматор 2, с помощью которого апертуру пучка уста навливают соизмеримой с размером исследуемого участка поверхности энукопровода 5. Полученный пучок модули- .руют по интенсивности с частотой Е при помощи модулятора 3, подключенного к генератору 8, частота которого может меняться. Частота f. выбирается в области частот ПАВ-устройств и обычно лежит н пределах 40-200 МГц. ,При этих же частотах наиболее эффективно работают акустооптические модуляторы. Модулиронаккый пучок оптического излучения направляют по нормали к решетке 4, примыкающей к исследуемому участку поверхности звукопронода 5. Монотонно изменяют
8892 2 частоту f модуляции интексинкост, опти!еского излучения. В тот момект, когда частота модуляггни К такова, что длина ПАВ Д = ч/t (v -скорость рас" пространекия ПАВ в звукопроводе) совпадает с периодом решетки Г, происходит интенсивное. возбуждение ПАВ тепловыми напряжениями, возникающими н звукопроноде. При этом оптическое излучение дифрагирует s направлении и !-rо дифракционнога порядка под углом d = arcsin Дс/ однонременно на решетке и на возбуждаемой ПАВ. Интенсивность излучения в f.l-м дифракционггом порядке представляется н виде
Р+„Е (а„+ a u>cos g t +
+ а в э сон 2 Я 1), где us= Ь/Я; h — амплитуда ПАВ;
Я = 2 t f," — интенсивность излучения, падающего на решетку; а; 4 числа, зависящие от геометрии р1ешетки. При использовании модулированного излучения I I>/2(l+cas Я t) величина Р „, a значит и сигнал с фотоприемника, ей пропорциокальньй, содержат гармонику на частоте 2Я
P =- — -au cos29t
М 1о
4 пропорциональную амплитуде возбуждаемой ПАВ. Регистрируя сигнал ка частоте 2 f с помощью регистрирующе-. го устройства 7, тем самым регистрируют амплитуду возбуждаемой IIAB.
Максимальное значение сигнала соот-.. ветствует максимальной амплитуде
ПАВ, которая достигается при длине волны v/fo = 1. Таким образом,-измерив частоту Г, при которой сигка;-; максимален, определяют скорость распространения IIAB v 1 ° f
Формула и з о б р е т е н и я
Способ определения скорости распространения поверхностных акустических волн в материале., имеющих нор" мальную к поверхности звукопронода компоненту смещения, включающий возбуждение в исследуемом образце поверхностной акустической волны модулированным по интенсивности пучком оптического излучения, направляемым на поверхность образца через одномер"
3 !308892 4 ную периодическую решетку, изменение шествляют путем измерения сигнала, частоты модуляции при одновременной пропорционального интенсивности регистр ции сигнала„ пропорциональ-, проднФРагировавшей части пучка оптиного интенсивности оптического из- . ческого излучения, возбуждающего получения, продифрагировавшего на воз- 5 верхностную акустическую волну, при буждаемой поверхностной акустической этом измеряют сигнал, пропорциоиаль/ волне, и .определение скорости расп= ный интенсивности излучения в первом ространения этой волны по периоду дифракциониом порядк по 1 рагирешетки и значению частоты модуляции, ровавшего одновременно на периодичеспри котором регистрируют максималь- щ .кой решетке и на поверхностной акусную величину сигнала, о т л и ч а ю- тической волне, а максимальную вели«. шийся тем, что, с целью увели- .чину сигнала выделяют на удвоенной чения пространственного разрешения и частоте модуляции пучка оптического упрощения способа, регнстрацию осу" излучения.
Составитель В Чулков
Редактор Л.ГРатилло Техред M.Ходанич корректор g, демчик
Заказ .1791/35 Тираж 777 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Иосква Ж-35 Ра ская наб 5
Э 1 уш " Д.4/ е %
Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4
