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《光学和光子学光学元件声光材料超声衰减系数测试方法》标准化发展报告

OpticsandPhotonics—OpticalComponents—TestMethodforUltrasonicAttenuationCoefficientofAcousto-OpticMaterials

摘要

声光器件作为现代光学系统的关键元件，广泛应用于光纤通信、激光技术、量子信息处理、航空航天及国防等领域。其性能的核心决定因素之一是声光材料的超声衰减系数（α），该参数直接影响器件的热稳定性与光学输出质量。然而，目前国内外尚未建立统一的超声衰减系数测试标准，导致材料评价与器件优化缺乏科学依据。

本报告围绕《光学和光子学光学元件声光材料超声衰减系数测试方法》的立项背景、技术内容及行业意义展开分析。报告指出，该标准的制定将填补声光材料声学特性测试领域的空白，规范测试仪器、步骤及数据处理方法，推动声光器件向高频、高稳定性方向发展。标准适用于石英玻璃、PbMoO?、TeO?等主流声光材料，并可为新型材料研发提供技术支撑。

关键词：声光材料（Acousto-OpticMaterials）；超声衰减系数（UltrasonicAttenuationCoefficient）；测试方法（TestMethod）；标准化（Standardization）；声光器件（Acousto-OpticDevices）

正文

1.立项背景与目的意义

声光器件通过超声波调控光信号的频率、幅度及方向，在激光调制、光纤传感、光谱成像等领域具有不可替代的作用。全球领先的声光器件制造商（如英国GH、法国AAOPTO-Electronic、中国CETC等）均依赖高性能声光材料，而超声衰减系数（α）是评价材料性能的核心参数之一。

α值与声频率平方成正比，过高的α值会导致声能转化为热能，引发器件温升和光学失真。尤其在高于50MHz的高频应用中，低α值材料（如TeO?晶体）的需求更为迫切。然而，现有测试方法（如脉冲反射法、回波法）受限于低频范围（50MHz），且缺乏统一标准，制约了材料性能的横向对比与优化。

本标准的制定旨在：

1.填补标准空白：建立全球首个声光材料超声衰减系数测试标准；

2.提升测试精度：规范高频（50MHz）测试流程与数据处理方法；

3.推动产业升级：为声光器件的小型化、高频化提供技术支撑。

2.范围与主要技术内容

适用范围：本标准适用于固体声光材料（如晶体、玻璃）的超声衰减系数测试，涵盖石英玻璃、PbMoO?、TeO?等主流材料。

核心技术内容：

-测试仪器：明确高频超声换能器、信号发生器、示波器等设备的性能要求；

-测试步骤：规定样品制备、声波耦合、信号采集等关键操作流程；

-数据处理：提出衰减系数计算模型及误差修正方法，确保结果可比性。

3.创新性与行业价值

-高频测试突破：通过优化换能器设计与信号处理算法，将测试频率扩展至100MHz以上；

-跨领域应用：标准可为光纤水听器、激光雷达等国防装备的材料选型提供依据；

-国际对标：参考IEEE176-1987《压电晶体测试标准》，提升中国在光学标准领域的话语权。

主要参与单位：中国电子科技集团重庆声光电有限公司（CETC）

CETC是国内声光器件研发的领军企业，主导了多项国家重大科技专项。其在TeO?晶体生长、高频声光调制器设计等领域具有技术优势，曾参与GB/T18311-2018《光纤器件测试方法》等国家标准的制定。本次作为标准牵头单位，CETC将联合高校与检测机构，构建从材料测试到器件应用的完整技术链。

结论与展望

《声光材料超声衰减系数测试方法》的制定将显著提升我国声光产业的标准化水平，助力高频声光器件国产化进程。未来，标准需进一步覆盖超高频（THz）测试场景，并探索与ISO、IEC国际标准的互认机制，推动中国声光技术走向全球。

参考文献

1.IEEEStd176-1987,StandardonPiezoelectricity.

2.GB/T18311-2018,Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents—Basictestandmeasurementprocedures.

3.张明等,《声光器件设计与应用》,科学出版社,2020.

注：本报告内容基于公开技术资料编制，数据截至2023年12月。