JP6686027B2 - 不要なモードの抑制が改善された電気音響変換器 - Google Patents
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Description
η=(W1+W2+...+Wn)/λ
式中、Wiは、縦方向に沿った長さλの距離内の電極指のi番目の電極指の幅を指す。従来の変換器では、活性領域において、nは2に等しい。スプリット指変換器において、nは4に等しくてよい。ギャップ構造に対応する音響トラックの領域において、1つの極性の電極指のみが存在し得る。従って、nは1と等しい場合がある。
−指幅の増加による質量負荷の増加によって減少した速度、
−指厚の増加による質量負荷の増加によって減少した速度、
−電極指上に堆積された付加材料による質量負荷の増加によって減少した速度、
−ギャップ領域内のダミーパッチによる質量負荷の増加によって減少した速度、
−電極指上のストライプに堆積された材料による質量負荷の増加によって減少した速度、
−指幅の減少による質量負荷の減少によって増加した速度、
−指厚の減少による質量負荷の減少によって増加した速度、
−電極指から除去された材料による質量負荷の減少によって増加した速度。
nmax=2 A f0 sqrt[1/(vtrack)2−1/(vgap)2]
ここで、Aは開口幅を指し、f0は共振周波数を指し、vtrackは、活性領域における最低速度を指す。vgapは、ギャップ構造における速度である。
1,2: 変換器の周波数依存性コンダクタンス
AAR: 音響活性領域
BB: バスバー
DM: 誘電材料
DS: 誘電ストライプ
EF: 電極指
ES: エッジ構造
FM: 周波数変調
G: ギャップ
GS: ギャップ構造
MS: 金属ストライプ
PDM: 周期誘電材料
PL: 不活性化層
PS: 周期構造
SU: 基板
TCF: TCF補償層
TD: 変換器
V: 速度
VP: 速度プロファイル
x: 縦方向
y: 横方向
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1] 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)と、
前記変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)と、
前記横方向(y)に沿った活性領域内に周期構造を有する周期誘電材料(PDM)と、を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記活性領域(AAR)内に周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置しており、前記エッジ構造(ES)内の速度(v)は、前記周期構造(PS)の前記極大値よりも低く、
圧電材料はLiNbO 3 である、
電気音響変換器。
[C2] 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)と、
前記変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)と、
前記横方向(y)に沿った活性領域内に周期構造を有する周期誘電材料(PDM)と、を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記活性領域(AAR)内に周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置しており、前記エッジ構造(ES)内の速度(v)は、前記周期構造(PS)の前記極小値よりも高く、
圧電材料はLiTaO 3 である、
電気音響変換器。
[C3] 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)と、
前記変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)と、
前記横方向(y)に沿った活性領域内に周期構造を有する周期誘電材料(PDM)と、を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記活性領域(AAR)内に周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置している、
電気音響変換器。
[C4] 前記圧電材料は石英である、C1〜3のいずれか一項に記載変換器(TD)。
[C5] ダミー指を含む、C1〜4のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C6] 前記周期誘電材料(PDM)の形状は、前記速度プロファイル(VP)の周期構造(PS)と合致する、C1〜5のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C7] 前記周期誘電材料(PDM)は、
不活性化層からの構造化材料、
TCF補償層からの構造化材料、又は
付加構造化材料、
を含む、C1〜6のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C8] 前記周期誘電材料(PDM)は、
前記電極指(EF)上に直接、
前記電極指(EF)上に堆積された不活性化層中、
前記電極指(EF)上に堆積されたTCF補償層中、又は
前記変換器の上面、
に配置されている、C1〜7のいずれかに記載の変換器(TD)。
[C9] 前記周期誘電材料(PDM)は、前記電極指上に配置されたストライプを含む、C1〜8のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C10] 前記周期誘電材料(PDM)は、前記電極指(EF)の上方に配置されたストライプを含む、C1〜9のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C11] 前記周期誘電材料(PDM)は、前記電極指間又は電極指間の隆起した中央位置に配置されたストライプを含む、C1〜10のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C12] 前記周期誘電材料(PDM)は、縦方向(x)に沿って延在し、前記変換器の長さを有するストライプを含む、C1〜11のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C13] 前記周期誘電材料(PDM)は、
前記周期誘電材料(PDM)を囲む誘電材料の密度とは異なる密度、又は
前記周期誘電材料(PDM)を囲む誘電材料の剛度とは異なる剛度、
を有する、C1〜12のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C14] 前記エッジ構造(ES)は、単位セル当たり2本のストライプを含み、前記2本のストライプの各々は、前記周期構造(PS)のそれぞれの側に直接隣接して配置されている、C1〜13のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C15] 前記エッジ構造(ES)の前記ストライプは、前記周期構造(PS)の周期長の50%よりも大きい長さ1を有する、C13に記載の変換器(TD)。
[C16] 前記エッジ構造の前記ストライプは、前記周期構造(PS)の周期長の50%よりも小さい長さ1を有する、C13に記載の変換器。
[C17] ギャップ構造(GS)の2本のストライプを備え、
前記ギャップ構造(GS)において、前記速度(v)は、前記周期構造(PS)の前記速度(v)の前記極大値よりも大きく、
前記活性領域(AAR)は、前記ギャップ構造(GS)の前記2本のストライプの間に配置されている、
C1〜16のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C18] 前記ギャップ構造(GS)のストライプは、0.5λ〜10λ、又は2λ〜4λの長さを有する、C1〜17のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C19] 前記ギャップ構造(GS)は、0.2〜0.8の金属化率ηを有する、C1〜18のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C20] 圧電基板(SU)と、
前記基板(SU)上に配置され、前記縦方向(x)に平行に配列された2本のバスバー(BB)と、
交互篏合する電極指(EF)と、を備え、前記電極指の各々は、前記基板(SU)上に配置され、前記バスバー(BB)のうちの1つに接続され、横方向(y)と平行に配列される、
C1〜19のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
[C21] 前記横速度プロファイル(VP)は、
指(EF)幅の増加による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
指(EF)厚の増加による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
前記電極指(EF)上に堆積された付加材料による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
前記ギャップ構造(GS)に対応するギャップ領域内のダミーパッチによる質量負荷の増加による前記ギャップ構造(GS)内の減少した速度(v)、
前記電極指(EF)上のストライプ内に堆積された材料による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
指(EF)幅の減少による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
指(EF)厚の減少による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
前記電極指(EF)から除去された材料による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
から選択される1つ以上の測定値を介して調整される、C1〜20のいずれか一項に記載の変換器(TD)。
Claims (17)
- 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)、ここにおいて、前記縦方向(x)は音波の主伝播方向を規定する、と、
前記電気音響変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)、ここにおいて、前記音響活性領域は反対極性の前記交互篏合電極指の重複領域である、と、
前記横方向(y)に沿った前記音響活性領域内のみに前記横方向(y)の周期構造(PS)を有する周期誘電材料(PDM)と、
を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記音響活性領域(AAR)内に前記横方向(y)の周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記横速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)内の音波の速度(v)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置しており、前記エッジ構造(ES)内の前記音波の速度(v)は、前記周期構造(PS)の前記極大値よりも低く、
圧電材料がLiNbO3である、
電気音響変換器。 - 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)、ここにおいて、前記縦方向(x)は音波の主伝播方向を規定する、と、
前記電気音響変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)、ここにおいて、前記音響活性領域は反対極性の前記交互篏合電極指の重複領域である、と、
前記横方向(y)に沿った前記音響活性領域内のみに前記横方向(y)の周期構造(PS)を有する周期誘電材料(PDM)と、
を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記音響活性領域(AAR)内に前記横方向(y)の周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記横速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)内の音波の速度(v)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置しており、前記エッジ構造(ES)内の前記音波の速度(v)は、前記周期構造(PS)の前記極小値よりも高く、
圧電材料がLiTaO3である、
電気音響変換器。 - 電気音響変換器(TD)であって、
縦方向(x)、及び前記縦方向(x)に直交する横方向(y)、ここにおいて、前記縦方向(x)は音波の主伝播方向を規定する、と、
前記電気音響変換器(TD)内を伝播する音波の横速度プロファイル(VP)と、
交互篏合電極指(EF)を有する音響活性領域(AAR)、ここにおいて、前記音響活性領域は反対極性の前記交互篏合電極指の重複領域である、と、
前記横方向(y)に沿った前記音響活性領域内のみに前記横方向(y)の周期構造(PS)を有する周期誘電材料(PDM)と、
圧電材料と、
を備え、
前記横速度プロファイル(VP)は、前記音響活性領域(AAR)内に前記横方向(y)の周期構造(PS)を有し、
前記周期誘電材料は、前記横速度プロファイルの前記周期構造の形状を形成するのに寄与し、
前記周期構造(PS)内の音波の速度(v)は、複数の極小値、及び前記極小値よりも大きい複数の極大値を有し、
前記周期構造(PS)の両側に、前記横速度プロファイル(VP)のエッジ構造(ES)が位置している、
電気音響変換器。 - 前記圧電材料は石英である、請求項3に記載の電気音響変換器(TD)。
- ダミー指を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)の形状は、前記横速度プロファイル(VP)の前記周期構造(PS)と合致する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)は、
不活性化層から構築された材料、
TCF補償層から構築された材料、又は
追加の構築された材料、
を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。 - 前記周期誘電材料(PDM)は、
前記交互篏合電極指(EF)上に直接、
前記交互篏合電極指(EF)上に堆積された不活性化層中、
前記交互篏合電極指(EF)上に堆積されたTCF補償層中、又は
前記電気音響変換器の上面、
に配置されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。 - 前記周期誘電材料(PDM)は、前記交互篏合電極指上に配置されたストライプを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)は、前記交互篏合電極指(EF)の上方に配置されたストライプを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)は、前記交互篏合電極指間に配置されたストライプを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)は、前記縦方向(x)に沿って延在し、前記電気音響変換器の長さを有するストライプを含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- 前記周期誘電材料(PDM)は、
前記周期誘電材料(PDM)を囲む誘電材料の密度とは異なる密度、又は
前記周期誘電材料(PDM)を囲む誘電材料の剛度とは異なる剛度、
を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。 - 前記エッジ構造(ES)は、2本のストライプを含み、前記2本のストライプの各々は、前記周期構造の前記横方向(y)の両外側に直接隣接して配置されている、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
- ギャップ構造(GS)の2本のストライプを備え、
前記ギャップ構造(GS)内の前記音波の速度(v)は、前記周期構造(PS)内の前記音波の速度(v)の前記極大値よりも大きく、
前記音響活性領域(AAR)は、前記ギャップ構造(GS)の前記2本のストライプの間に配置されている、
請求項1〜14のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。 - 圧電基板(SU)と、
前記圧電基板(SU)上に配置され、前記縦方向(x)に平行に配列された2つのバスバー(BB)と、
前記交互篏合電極指(EF)と、を備え、前記交互篏合電極指の各々は、前記圧電基板(SU)上に配置され、前記バスバー(BB)のうちの1つに接続され、前記横方向(y)と平行に配列される、
請求項1〜15のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。 - 前記横速度プロファイル(VP)は、
交互篏合電極指(EF)幅の増加による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
交互篏合電極指(EF)厚の増加による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
前記交互篏合電極指(EF)上に堆積された付加材料による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
ギャップ構造(GS)に対応するギャップ領域内のダミーパッチによる質量負荷の増加による前記ギャップ構造(GS)内の減少した速度(v)、
前記交互篏合電極指(EF)上のストライプ内に堆積された材料による質量負荷の増加によって減少した速度(v)、
交互篏合電極指(EF)幅の減少による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
交互篏合電極指(EF)厚の減少による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
前記交互篏合電極指(EF)から除去された材料による質量負荷の減少によって増加した速度(v)、
から選択される1つ以上の方法を介して調整される、請求項1〜16のいずれか一項に記載の電気音響変換器(TD)。
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