Конспект лекций «Элементная база РЭС» (стр. 16 )

РИС301

Для фильтров на пав важно расположение преобразователей. Их не располагают далеко, т. к. удаление вызывает искажения АЧХ.

При расчёте частотной хар-ки на ПАВ имеются сложности. Электрическое поле, и связанные с ним поверхностные волны, имеют сложную структуру. Поэтому при расчётах используется отклик импульсов прямоугольной формы

РИС302

Для изменения формы АЧХ изменяют перекрытие штырей в преобразователе, при этом формы частотной характеристики становятся более плавными, а ширина полосы увеличивается. Также делают не эквидистантное расположение штырей.

На торцы звукопровода наносят звукопоглощающее покрытие, либо снимают фаску на поверхности.

Вопрос 5. Линии задержки

Помимо фильтров на ПАВ, изготавливаются также линии задержки на ПАВ. На основе линий задержки на ПАВ изготавливатся датчики, связанные с изменением геометрии звукопровода (датчики давления и линейного ускорения, датчики температуры). Т. к. механические воздействия изменяют плотность и упругость звукопровода, изменяется скорость волны и соответственно время задержки. Линии задержки на ПАВ обеспечивают время задержки до десятком мс, но на диапазонах от нескольких МГц до нескольких ГГц. Время задержки пропорционально расстоянию между входным и выходным преобразователем. Линии задержки могут работать на проход и на отражение.

РИС303

Включение линии задержки, работающей на отражение, примерн такое:

РИС304

Существуют линии задержки с дистантными и эквидистантными расположениями штырей.

Существуют также спиралевидные:

РИС305

Дисковые лини задержки:

РИС306

РИС307

Для изменения скорости применяются отражатели – решётки из металлических или диэлектрических полосок (б) или канавки в звукопроводе (в), которые устанавливаются перпендикулярно к падающей волне. Интерференция ПАВ от большого числа отражателей позволяет получить высокий коэффициент отражения для узкой полосы частот. При 100 полосках коэффициент отражения достигает 98%. В узкой полосе частот .

РИС308

Системы отражателей на ПАВ позволяют создавать резонансные структуры на ПАВ. Т. о. создаётся резонатор на ПАВ с добротностью 105.

Вопрос 5. Технология устройств на ПАВ

Большая степень совместимости с базовыми процессами микроэлектроники. Особенности заключаются в материалах подложки – монокристаллический кварц, ниобат лития и т. д.

Схема изготовления устройств:

1) изнотовление звукопровода

2) изготовление фотошаблона

3) изготовление акустической интегральной схемы.

Фотошаблоны могут превышать фотошаблоны для интегральных схем, металлизация звукопровода связана с решением ряда сложных проблем. В основном они связаны с адгезией. Уровень адгезии для акустоэлектроники должен быт гораздо выше, чем для микроэлектроники. Для её увеличения использую предварительную ионную очистку подложки, которая заключается в том, что перед нанесением плёнки подложку обрабатывают высокоэнергетичным потоком ионов.

В процессе травления металлических плёнок звукопровода недопустимо подтравливание рабочей поверхности звукопровода.

Изготовление звукопровода:

- ориентация кристалла

- резка кристалла

- шлифовка кристалла

- полировка рабочей плоскости

Определение ориентации монокристаллов осуществляется рентгенографическим или оптическим способом. При рентгенографическом точность юстировки – 1мин., при оптическом 1°. Шлифуются все поверхности звукопровода, полируется только рабочая плоскость. Неплоскостность подложки допускается на уровне 100нм.

Технология акустической интегральной схемы включает в себя металлизацию рабочей поверхности звукопровода, фотолитография и травление. И нанесение плёнок фотолитографию и травление см. в первых лекциях.

Материалы звукопровода: Al, Au, Cu. Самый распространённый – алюминий с подслоем ванадия или же ниобат лития. С германатовым висмутом используются медь или золото с подслоем хрома.

Вопрос 6. Взаимодействие ультразвука с оптическим излучением

Дифракция света на ультразвуковых волнах имеет большие перспективы для технического использования. В упругой среде акустическая волна вызывает периодическое изменение плотности, в результате чего в ней возникает структура с периодическим изменением показателя преломления. Это аналогично дифракционной решётке. Если в такой среде распространяется пучок монохроматического света, то происходит дифракция. Это явление перспективно для использования разных устройств. Кроме того, дифракция света наблюдается не только на объёмных волнах, но и на ПАВ.

Применение акустооптических эффектов для модуляции и управления световыми пучками.

Перспективно создание оптической памяти, проекционного телевидения и акустооптических устройств для систем связи. Одним из вариантов являются акустооптические модуляторы света. В них осуществляется модуляция интенсивности проходящего света за счёт использования акустической волны. Различают 2 типа акустооптического модулятора:

- на основе оптического преломления

- дифракционные

Используется эффект взаимодействия упругих ПАВ и оптического излучения в плёночных световодах. В этом случае толщина плёнок меньше, чем длина волны и изменение акустического сигнала напрямую влияет на оптические характеристики плёнки.