Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы по методам исследования отражении ПАВ 10
1.1. Некоторые свойства поверхностных акустических волн (ПАВ) 10
1.2. Лазерные методы исследования акустоэлектронных устройств на ПАВ 11
1.2.1. Метод прямого зондирования 13
1.2.2. Метод ножевой ниафрагмы 14
1.2.3. Гетеродинные методы 16
1.2.4. Метод оптического зондирования с использованием опорных дифракционных решеток (ОДР) 16
1.3. Исследования отражений ПАВ 18
1.3.1. Экспериментальные исследования отражений ПАВ от неоднородностей 18
1.3.2. Экспериментальные исследования отражений ПАВ от угла клина 24
1.3.3. О некоторых результатах теоретических исследований отражений ПАВ от угла клина 35
1.3.4. Исследование отражений ПАВ от периодических структур 37
1.3.5. Общие выводы по обзору литературы 42
Глава 2. Теоретический анализ, сигналов в схеме лазерного зондирования ПАВ с ОДР с учетом влияния вторичных отражении ПАВ от возбудителя ПАВ 43
2.1. Модель, описывающая формирование сигнала 43
2.2. Методика измерений коэффициентов отражения ПАВ на основе использования зависимостей амплитуды полезного сигнала от перемещения звукопровода. Компьютерные расчеты. Ошибки из-за влияния третьей волны 51
2.3. Фазовые измерения и возможность их применения для определения коэффициента отражения 60
2.4. Методика измерения коэффициента отражения с использованием детектирования сигнала на удвоенной частоте (методика, альтертивная методика с использованием ОДР) 68
2.5 Основные результаты исследований, представленных в главе 2 77
Глава 3. Экспериментальные исследования отражений ПАВ методом лазерного зондирования 79
3.1. Экспериментальная установка, настройка и методика измерений.,79
3.1.1. Настройка установки 80
3.1.2. Методика измерений 82
3.1.3. Технология изготовления рельефных тонкопленочных элементов методом фотолитографии 84
3.2 Измерение толщин тонких металлических пленок с помощью лазерного зондирования 88
3.3. Практическая отработка методики измерений отражений ПАВ с использованием лазерного зондирования с ОДР 95
3.3.1. Экспериментальные исследования зависимостей амплитуды и фазы сигнала на выходе ЛЗ при перемещении звукопровода вдоль оси Ох при наличии отраженной волны от края подложки...95
3.3.2. Экспериментальные исследования зависимостей разности фаз между сигналом с выхода оптического канала ЛЗ и опорным сигналом от продольного перемещения подложки 97
3.3.3. Исследование зависимости коэффициента отражения от частоты при отражении от края подложки (6 = 90) 99
3.4. Экспериментальные измерения зависимости коэффициента отражения от края подложки при различных углах клина .. 106
3.5. Экспериментальные измерения коэффициента отражения от периодических структур 112
3.5.1. Результаты измерений отражений от периодических структур с периодом равным длине волны 114
3.5.2. Результаты измерений отражений от периодических структуре периодом равным половине длины волны 120
Заключение 124
Список литературы 125
Приложение 132
- Метод оптического зондирования с использованием опорных дифракционных решеток (ОДР)
- Методика измерений коэффициентов отражения ПАВ на основе использования зависимостей амплитуды полезного сигнала от перемещения звукопровода. Компьютерные расчеты. Ошибки из-за влияния третьей волны
- Технология изготовления рельефных тонкопленочных элементов методом фотолитографии
- Экспериментальные измерения зависимости коэффициента отражения от края подложки при различных углах клина
Введение к работе
Поверхностные акустические волны (ПАВ), широко используются в технике, в частности в таких ее областях как радиоэлектроника, телевидение и связь. Устройства на ПАВ применяются для обработки, усиления и генерирования радиосигналов. Широкое применение в* технике находят поверхностные волны Рэлея. Измерению свойств ПАВ, теоретическому и экспериментальному исследованию характеристик их распространения, отражения, излучения уделялось в последние десятилетия большое внимание.
При исследовании ПАВ и разработке устройств на ПАВ важны характеристики волн, такие как скорость распространения, затухание, изменение скорости при нанесении различных слоев на поверхность подложки, величина отражения от краев и препятствий, распределение амплитуд и фаз волнового поля на поверхности распространения волн. Весьма важна и актуальна при этом задача разработки и усовершенствования экспериментальных методов исследования свойств ПАВ и методик измерения их характеристик.
Для экспериментального исследования распределений акустических полей успешно применяются методы лазерного зондирования, которые позволяют проводить бесконтактные, невозмущащие измерения. Известны различные варианты практической реализации лазерного зондирования. Простое лазерное зондирование, основанное на измерении мощности излучения в первых порядках дифракционной картины, полученной в результате взаимодействия зондирующего лазерного пучка с ПАВ, позволяет измерять амплитудные распределения при довольно малых амплитудах ПАВ, порядка I0'1 — 1(У2А [1, 2]. Методы, использующие принцип оптического гетеродинирования, имеют еще более высокую чувствительность, порядка 10"3 А [2, 7], и позволяют проводить как амплитудные, так и фазовые измерения ПАВ, однако сложности при экспериментальной реализации препятствуют их широкому использованию.
Метод лазерного зондирования ПАВ с применением опорной дифракционной решётки (ОДР), используемый в настоящей работе, был предложен и разра-
ботан на кафедре радиофизики РУДН в 1980 - 1990 г. и описан в ряде статей [13 -20]. Этот метод сочетает высокую чувствительность гетеродинных методов с простотой экспериментальной реализации, стабильностью и надежностью. Он позволяет проводить как амплитудные, так и фазовые измерения ПАВ и наиболее эффективен в диапазоне длин волн ПАВ от 200 до 20 мкм [48].
В настоящей диссертации ставится задача усовершенствования и развития методики экспериментального исследования отражений ПАВ с применением метода лазерного зондирования с ОДР. Следует отметить, что вопросу изучения отражений ПАВ, уделяется большое внимание. В научной литературе можно найти много работ, посвященных теоретическому анализу отражения ПАВ от края подложки, от канавок и других неоднородностей. Теоретический анализ отражений, даже для самых простых структур типа ступеньки или края подложки очень сложен. Точные решения не найдены, а разработанные теории дают результаты, значительно отличающиеся друг от друга [35, 37 - 41]. Поэтому наряду с теоретическим исследованием отражений большой интерес представляют экспериментальные измерения. В литературе описаны экспериментальные исследования отражений ПАВ с использованием разных методик. В ряде работ исследования, проводились с использованием импульсных сигналов [23, 25, 29, 32, 33, 34, 43]. Этим методом измерялись коэффициенты отражения от края подложки при различных углах клина, отражения от канавок, ступенек и некоторых других объектов на подложках из различных материалов. Импульсный метод, однако, не позволяет проводить прямое измерение частотных характеристик отражающих структур ввиду того, что спектр импульсного сигнала широк. Были предложены и применялись на практике интерференционные методики измерения отражения с использованием трех преобразователей, а также двух преобразователей и лазерного дифракционного зондирования [27]. Однако и эти методики не дают возможности исследовать частотные характеристики узкополосных отражающих структур.
Методика измерений отражений с применением лазерного зондирования с
7 опорной дифракционной решеткой (ЛЗ с ОДР) была впервые описана в [46, 48], Однако, в этих работах не было учтено влияния вторичных переотражений, которые искажают результаты измерений отражений. Характерным примером вторичных волн являются так называемая волна трехкратного прохождения, которая образуется в результате переотражения от возбудителя ПАВ. Эта волна складывается с прямой волной в некоторой фазе, которая зависит от частоты. В результате при измерениях коэффициента отражения волны от какой-либо неоднородности результаты измерений содержат дополнительные ошибки за счет влияния этой, так называемой «трехпроходной» волны. Поэтому одной из основных задач работы является нахождение условий, при которых ошибки измерений минимальны или находятся в допустимых пределах.
Целью настоящей работы является развитие методики измерений и изучение отражений ПАВ от различных структур с применением метода лазерного зондирования с ОДР, исследование стабильности измерений и обсуждение возможных способов уменьшения или устранения ошибок, вызванных различными факторами.
В настоящей работе были поставлены следующие задачи:
Изучить различные методы измерений отражений ПАВ, их достоинства и * недостатки;
Провести теоретический анализ измерения отражений методом ЛЗ с ОДР с учетом вторичных волн, вывести уточненные формулы для амплитуды и фа- * зы полезного сигнала и построить расчетные численные математические модели;
Изготовить образцы и провести экспериментальные измерения на простых объектах типа однородного края подложки;
Отработать методику измерений и определить степень влияния вторичных и всевозможных неучтенных в первом приближении факторов;
Развить методику прямого измерения частотных характеристик отражения
8 от объектов с узкой полосой отражения, таких как периодические структуры, состоящие из многих элементарных отражающих полосок. Изготовить образцы многоэлементных отражающих структур и провести измерения их частотных характеристик.
Дальнейшее изложение материала диссертации'строится по следующему плану.
Метод оптического зондирования с использованием опорных дифракционных решеток (ОДР)
Точные решения не найдены, а разработанные теории дают результаты, значительно отличающиеся друг от друга [35, 37 - 41]. Поэтому наряду с теоретическим исследованием отражений большой интерес представляют экспериментальные измерения. В литературе описаны экспериментальные исследования отражений ПАВ с использованием разных методик. В ряде работ исследования, проводились с использованием импульсных сигналов [23, 25, 29, 32, 33, 34, 43]. Этим методом измерялись коэффициенты отражения от края подложки при различных углах клина, отражения от канавок, ступенек и некоторых других объектов на подложках из различных материалов. Импульсный метод, однако, не позволяет проводить прямое измерение частотных характеристик отражающих структур ввиду того, что спектр импульсного сигнала широк. Были предложены и применялись на практике интерференционные методики измерения отражения с использованием трех преобразователей, а также двух преобразователей и лазерного дифракционного зондирования [27]. Однако и эти методики не дают возможности исследовать частотные характеристики узкополосных отражающих структур.
Методика измерений отражений с применением лазерного зондирования с опорной дифракционной решеткой (ЛЗ с ОДР) была впервые описана в [46, 48], Однако, в этих работах не было учтено влияния вторичных переотражений, которые искажают результаты измерений отражений. Характерным примером вторичных волн являются так называемая волна трехкратного прохождения, которая образуется в результате переотражения от возбудителя ПАВ. Эта волна складывается с прямой волной в некоторой фазе, которая зависит от частоты. В результате при измерениях коэффициента отражения волны от какой-либо неоднородности результаты измерений содержат дополнительные ошибки за счет влияния этой, так называемой «трехпроходной» волны. Поэтому одной из основных задач работы является нахождение условий, при которых ошибки измерений минимальны или находятся в допустимых пределах.
Целью настоящей работы является развитие методики измерений и изучение отражений ПАВ от различных структур с применением метода лазерного зондирования с ОДР, исследование стабильности измерений и обсуждение возможных способов уменьшения или устранения ошибок, вызванных различными факторами.
В настоящей работе были поставлены следующие задачи: — Изучить различные методы измерений отражений ПАВ, их достоинства и недостатки; — Провести теоретический анализ измерения отражений методом ЛЗ с ОДР с учетом вторичных волн, вывести уточненные формулы для амплитуды и фа- зы полезного сигнала и построить расчетные численные математические модели; — Изготовить образцы и провести экспериментальные измерения на простых объектах типа однородного края подложки; — Отработать методику измерений и определить степень влияния вторичных и всевозможных неучтенных в первом приближении факторов; — Развить методику прямого измерения частотных характеристик отражения от объектов с узкой полосой отражения, таких как периодические структуры, состоящие из многих элементарных отражающих полосок. Изготовить образцы многоэлементных отражающих структур и провести измерения их частотных характеристик. Дальнейшее изложение материала диссертации строится по следующему плану. Глава 1 - обзорная. В ней приведен краткий обзор литературы, посвященный существующим методам оптического зондирования ПАВ. Затем рассмотрены результаты измерений отражений ПАВ от краев подложек с различными углами клина. Приведены некоторые сведения о теоретических результатах исследований отражений ПАВ от краев подложек, а также от периодических структур, образованных неоднородностями на поверхности подложки. В главе 2 проведен теоретический анализ лазерного зондирования ПАВ по схеме с ОДР с учетом существования прямой, отраженной и переотраженной ПАВ. Получены выражения для расчета амплитуды и фазы сигнала на выходе канала лазерного зондирования, установлена связь этих характеристик с амплитудой и фазой ПАВ. На основе результатов анализа разработаны методики для определения модуля коэффициента отражения ПАВ по результатам амплитудных и фазовых измерений сигнала на частоте ПАВ в канале лазерного зондирования. Проведены компьютерные расчеты работы схемы зондирования и на этой основе даны количественные оценки влияния трехпроходных сигналов на точность измерений КСВ и коэффициента отражения ПАВ. В дополнение к анализу методики измерения с использованием ОДР рассмотрен альтернативный метод измерения отражений с применением лазерного зондирования ПАВ по схеме без использования ОДР. В этом случае сигнал на выходе канала лазерного зондирования регистрируется на двойной частоте ПАВ. Показано, что метод измерения с использованием ОДР имеет ряд существенных преимуществ перед альтернативным методом. В главе 3 изложены методика и результаты экспериментальных исследо ваний отражений ПАВ. В частности описаны методики настройки, устранения помех и измерения отражений. Представлены результаты экспериментальных измерений зависимостей амплитуды и фазы сигнала на выходе канала лазерного зондирования от перемещения подложки или ОДР при наличии отражения от края подложки. Проведены экспериментальные измерения модуля коэффици ента отражения от краев подложек с разными углами клина (от 55 до 90) и по лучены зависимости модуля коэффициента отражения от угла клина отражаю щего края подложки. Представлены результаты измерений зависимостей моду ля коэффициента отражения от частоты при отражении ПАВ от периодических Ф структур на поверхности подложки из ниобата лития, состоящих из металличе ских полос с периодом, равным длине волны и с периодом, равным половине длины волны. Результаты измерений указывают на существование высокого уровня отражений в резонансной полосе частот. В этой главе также, представлена оригинальная методика эксперименталь ных измерений толщины тонких металлических пленок методом лазерного Л зондирования.
Методика измерений коэффициентов отражения ПАВ на основе использования зависимостей амплитуды полезного сигнала от перемещения звукопровода. Компьютерные расчеты. Ошибки из-за влияния третьей волны
С помощью метода простого зондирования, описанного в разделе 1.2.1, удалось определить характеристики распространения ПАВ, такие, как распределение амплитуд, направление потока энергии, затухание, скорость. К основ-ным недостаткам подобного метода можно отнести невозможность измерять фазу ПАВ. Гетеродинные методы позволяют получить фазовую информацию о ПАВ путем детектирования интерференционной картины в результате смешивания на поверхности фотоприемника сигнальной и опорной световых волн. При этом между сигнальной и опорной световыми волнами должен существовать сдвиг частоты. Известно много вариантов гетеродинных методов, различающихся по сложности схемы и по чувствительности [3,4], при этом чувствительность гетеродинных методов значительно выше чувствительности метода простого дифракционного зондирования.
Гетеродинные методы позволяют измерять параметры ПАВ, включая фазу с довольно высокой точностью. Главным недостатком почти всех методов гете-родинирования является сложность юстировки для получения коллинеарного опорного и дифрагированного пучков и чувствительность к флуктуациям параметров установки. Далее мы рассмотрим достаточно подробно метод лазерного зондирования с использованием ОДР, в значительной мере свободный от этих недостатков, благодаря тому, что в этом методе коллинеарность пучков опорного и сигнального получается автоматически.
Главное достоинство этого метода — стабильность и возможность измерения фазовых распределений ПАВ. Это достигается за счет коллинеарности опорного и дифрагированного оптических пучков. В этом методе коллинеарность этих пучков получается как бы автоматически в результате последовательной дифракции светового пучка на опорной дифракционной решетке (ОДР) и на ПАВ.
Фотодиод, нагруженный колебательным контуром, настроенным на частоту ПАВ, выделяет сигнал на частоте 1. Амплитуда сигнала пропорциональна амплитуде ПАВ. Метод лазерного зондирования с использованием ОДР был предложен в [13 —15] и дальше развит в последующих работах [16 - 20]. Взаимодей-ствие светового пучка с ОДР и с ПАВ рассматривается как дифракция на двух дифракционных решетках, одна из которых стационарная, а другая бегущая. В первых работах ОДР была нанесена прямо на поверхности звукопровода. В качестве ОДР были использованы как амплитудные, так и фазовые решетки, у которых период равняется длине ПАВ. Теоретически дифракционный пространственный спектр находится путем разложения в ряд Фурье произведения функций пропускания обеих решеток, опорной и бегущей. Было доказано теоретически и экспериментально, что фазовые стационарные решетки более эффективно преобразуют световую энергию лазера в энергию колебания на частоте ПАВ.
В отличие от большинства методов лазерного зондирования, в которых используется свет, дифрагированный в первые порядки, в методе с использованием ОДР используется и нулевой порядок, и как показывает опыт и теория, колебания интенсивности здесь на частоте ПАВ при использовании фазовых опорных дифракционных решеток в два раза больше, чем в первом порядке. Амплитуда колебаний мощности в дифракционных порядках зависит также от типа (амплитудная или фазовая) и от глубины ОДР. В [17] были рассчитаны оптимальные глубины фазовых решеток, обеспечивающие наибольший выходной сигнал.
Опорная дифракционная решетка может либо располагаться на поверхности подложки - звукопровода, либо на некотором расстоянии от нее. Нанесение решетки на звукопроводе изменяет условия распространения ПАВ. Поэтому следующим этапом развития этого метода явилось использование ОДР, удаленной на некоторое расстояние от звукопровода. В схеме с отделенной от звукопровода решеткой, как выяснилось при анализе, амплитуда полезного сигнала на частоте П, зависит от расстояния между ОДР и звукопроводом и периодически меняется в зависимости от этого расстояния.
Методом лазерного зондирования с ОДР были измерены фазовые распределения волновых фронтов и амплитуда ПАВ. Метод лазерного зондирования с ОДР, таким образом, обладает всеми преимуществами гетеродинных методов, но отличается простотой настройки и не содержит сложных и дорогостоящих оптических элементов. По своей чувствительности t)H не уступает другим, в том числе гетеродинным методам. С помощью этого метода можно обнаруживать волны Рэлея с амплитудой 10"3 А [20]. Этот метод может быть использован как для детектирования волн на отражающих поверхностях (схема на от-ражение), так и на прозрачных материалах (схема на просвет). Так какххеме на просвет наблюдаются помехи, вызванные взаимодействие с объемными волнами, на практике используется схема на отражение.
Технология изготовления рельефных тонкопленочных элементов методом фотолитографии
Проблема взаимодействия волн Рэлея с ребром упругого клина исследуется в таких областях науки и техники как сейсмология, ультрозвукоовая поверхностная дефектоскопия, механика разрушения [23-25]. Она представляется интересной и для области акустоэлектроники в связи с перспективами использования ребер клиньев в качестве эффективных частотно-независимых отражателей ф, поверхностных волн, для широкополосного преобразователя объемных волн в поверхностные и обратно, а также для подавления ложных сигналов в линиях задержки и фильтрах на поверхностных акустических волнах [28, 29, 30, 31].
Если две плоские поверхности образуют двугранный угол, то рэлеевская волна, распространяющаяся по одной из них, дойдя до ребра, частично отразится, а частично перейдет на вторую поверхность [22]. Экспериментальное исследование этого явления на дюралевых образцах в форме брусков с двугранными углами раствора в пределах 12 — 170 описано в ра їюте [23]..4 Импульс рэлеевских волн прямоугольной формы длительности 10 мксек и с частотой заполнения 2,70 Мш распространялся по одной из граней двугранного угла (клина) перпендикулярно ребру (рис. 1.10). Измерялись коэффициенты отражения от ребра и прохождения импульса на другую грань. Отсчеты коэффициентов производились по амплитудам соответствующих импульсов. Измерение коэффициента отражения j R производилось следующим образом. На расстоянии Сі перед ребром клина измерялась амплитуда U импульса, идущего от излучателя. Затем в этой же точке тем же приемником измерялась амплитуда U2 импульса, отраженного от ребра. Отношение U2 / Uj, умноженное на коэффициент, учитывающий ослабление первого импульса в результате его прохождения через участок поверхности, занятый приемником, а также вследствие расходимости и поглощения волнового пучка на пути 26ь есть искомый коэффициент отражения. Коэффициент прохождения Т определялся как отношение амплитуды импульса Lb на расстоянии tj после ребра клина (на другой грани) к амплитуде Ui импульса на расстоянии її перед ребром клина, умноженное на коэффициент, учитывающий ослабление амплитуды волнового пучка на пути (+ І2.
На рис. 1.11. приведены результаты измерений. По оси абсцисс отложен угол клика в градусах, по оси ординат — коэффициенты R , Т и сумма их квадратов, представляющая отношение суммарной энергии прошедшей и отраженной рэлеевских волн к энергии падающей волны. Как видно из графика, величина R 2 + J Т ]2 всегда меньше единицы. Это свидетельствует о постоянном превращении части энергии падающей рэлеевской волны в энергию продольных и поперечных волн, рассеиваемых гранями и ребром клина в глубь среды. Преобразование волн объясняется тем, что совокупность падающей, отраженной и прошедшей рэлеевских волн не удовлетворяет условию отсутствия напряжений на гранях клина. Из графиков видно, что отражающая и пропускающая способности клина сильно зависят от угла клина 0: кривые R (9), Т (6) и R2 (6) + Т2 (6) имеют ярко выраженные максимумы и минимумы, причем максимумы коэффициента отражения, как правило, соответствуют минимумам коэффициента прохождения и наоборот (за исключением случая 9=115). При приближении 9 к 180.Во многих работах [25, 27, 29, 32, 33, 36, 37] экспериментально изучалось явление отражения рэлеевскои волны, когда она падает на край подложки, при этом угол 0 менялся в довольно больших пределах. В работе de Bremaecker [25] коэффициент отражения рэлеевскои волны от края подложки из полистирола (коэффициент Пуассона которого о = 0,17) был определен экспериментально по схеме, приведенной на рисунке (1.12). Два приемника ri и Гг находились между преобразователями Si и S2, каждый из которых расположен ,от края соответственно на расстояниях xj и х2. В этом эксперименте угол отражающего края подложки 9 менялся от 0 до 150 с шагом 10, рабочая частота была 40 Кгц. Из полученных экспериментальных данных (рисунок 1.13) видно, что модуль коэффициента отражения 1 R сильно зависит от утла отражающего края 8 и точка при 9 = 90 не является точкой симметрии, либо другой характерной точкой. Но при 0 = 80 коэффициент отражения R незначителен, а коэффициент прохождения Т j значителен.
Экспериментальные измерения зависимости коэффициента отражения от края подложки при различных углах клина
Рассмотрим результаты некоторых теоретических работ по исследованию отражений от края подложки, для того чтобы впоследствии использовать эти результаты как базовые для сравнения с результатами экспериментов.
В работе Hudson J.А. и Knopoff L. [35] был использован метод функции Грина для расчета приближенного значения комплексного коэффициента отражения рэлеевских волн, падающих нормально на угол края однородной упругой среды. Получено выражение для комплексного коэффициента отражения R и были построены графики R в зависимости от угла отражающего края 9 для нескольких значений коэффициента Пуассона а. Согласно этим результатам модуль коэффициента отражения меняется симметрично в окрестности точки 0 = тс/2, а фаза антисимметрична в районе этой же точки. Однако в экспериментально полученной зависимости R от 9 в работе [33] имеется минимум при 9 = 80 и эта кривая не симметрична в окрестности этой точки. Теоретически предсказанные значения, полученные в работе [35] удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными в работе [33] для -R только в пределах от 110 — 180, а фаза только в пределах 110 - 140. Данная методика расчета была развита и усовершенствована с учетом вторичных отражений в работе Ма] АЛС. и Knopoff L. [37]. После этого в работе Viswathan K.J., Kuo J.I. и Lapwood E.R. [38] были получены аналитические уравнения для решения задачи отражения с учетом высших порядков отражения. Несмотря на это, теоретически полученные решения плохо согласуются с экспериментальными данными, особенно в области малых углов раскрыва клина 9. В других работах [39, 40] получены численные решения для задачи отражения при помощи ЭВМ. В работе Munasinghe М. и Farnell G.W. [39] получены R = 0,36 ± 0,02 и (рОТр = 38 ± 5 для 9 = 90 . Основные результаты, полученные в [25, 32, 33, 39] для прямоугольного клина, представлены в таблице 1.2, где а - коэффициент Пуассона исследуемого материала. Отсюда видно, что расчетные значения модуля коэф 36 фициента отражения в работе [39] довольно хорошо согласуются с экспериментальными данными.
В работе [41] расчеты были сделаны для ряда подложек, имеющих коэффициент Пуассона от 0,123 до 0,42. Для каждой из них определены модуль и фаза коэффициента отражения. Получена зависимость фазы коэффициента отражения от коэффициента Пуассона а для случая Э = 90 и 270. Для угла 270 1R мало меняется в зависимости от о. Ни одна из выше указанных теоретических разработок в полной мере не описывает наблюдаемые в экспериментах [25, 32, 33, 39] многократные осцилляции модуля коэффициентов отражения ПАВ от угла 0.
В работе Крылова В.В. и Можаева В.Г. [40] развита приближенная теория отражения волн Рэлея в упругом клине, основанная на представлении клина в виде суммы из двух связанных волноводов поверхностных волн. Полученные в ней результаты (рис. 1.21) довольно хорошо согласуются с экспериментальными кривыми в [23,24].
Вывод. До сих пор не удалось в полной мере описать явление-отражения ПАВ от угла клина. Следует отметить значительные расхождения между теоретическими расчетами и данными экспериментов, полученными разными авторами. В связи с этим проведение экспериментальных исследованиях отражений с применением новой методики является весьма актуальной задачей.
В работе [44] рассмотрены три наиболее значительных типа возмущений, которые могут привести к отражению ПАВ (рис. 1.22). В наиболее общем случае, когда правая полуплоскость покрыта материалом, который может отличаться от материала подложки (рис. 1.22а), отражения называют отражениями, создаваемыми нагружением массой. Ступенька может быть из того же материала, что и подложка (рис. 1.226). Подобные «топографические» отражения наиболее широко используются в устройствах на отражающих решетках. Обобщением структуры, показанной на рис. 1.226, служит канавка, содержащая одну ступеньку с направлением «вверх» и одну — с направлением «вниз». Наличие проводящей пленки на «пьезоэлектрической подложке создает отражения, обычно именуемые отражениями типа Ди/u (рис. 1.22в), которые вызваны изменением скорости ПАВ на поверхности, покрытой проводящей пленкой.
Отметим, что в [44] коэффициент отражения был определен как отношение амплитуд отраженной и падающей волн. Если фаза коэффициента отражения не указана точно, коэффициенты отражения отображают только амплитуды, величина \г\2 - отношение мощностей отраженной и падающей волн.
При наличии проводящего слоя на пьезоэлектрической подложке (рис. 1.22в) коэффициент отражения постоянен даже тогда, когда отношение ЫК стремится к нулю. Другими словами, тонкая, не имеющая массы пленка может создать отражение, не зависящее от частоты. Это означает, что в формуле (1.10) Го Ф 0. В случае ступеньки (рис. 1.226) в виде непроводящего слоя на подложке (или слоя с любыми свойствами на непьезоэлектрической подложке го — 0) ко 39 эффициент отражения линейно зависит от ЫХ при малых значениях ЫХ. Изменяя высоту h ступеньки или диэлектрического слоя коэффициент отражения можно регулировать по линейному закону на любой частоте. Таким образом, имеется возможность просто изменять отражающую способность отдельной ступеньки.
