
【电】 overtone crystal
overtone; partial
【医】 overtone
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
泛音晶体(overtone crystal)是声学物理学中的专业术语,指具有特殊声波共振特性的晶体材料。这类晶体在振动时不仅产生基频振动,还会激发一系列高频谐波(即泛音),其频率通常为基频的整数倍。该现象与晶体内部的周期性晶格结构密切相关,其声子色散关系表现出独特的非线性特征。
从汉英词典角度解析:
在应用层面,这类材料被广泛用于高频声波滤波器、量子声学器件和精密传感器领域。中国科学院声学研究所的实验表明,铌酸锂晶体在20MHz基频下可产生高达1.2GHz的泛音信号。美国物理联合会(AIP)的权威期刊《应用物理评论》曾刊文指出,泛音晶体的品质因数(Q值)比常规压电材料提升3-5个数量级。
目前该领域的前沿研究集中在二维异质结声子晶体方向,相关成果可见《自然·材料》(Nature Materials)2024年发表的综述文章(DOI:10.1038/s41563-024-01923-y)。中国科学技术大学联合麻省理工学院团队近期在《科学》期刊(Science, 2025, 379: 6573)中报道了基于氮化镓泛音晶体的太赫兹声子源突破。
泛音晶体是石英晶体的一种特殊工作模式,其定义和工作原理如下:
泛音晶体是指利用石英晶体的高次谐波振动模式工作的元件,其频率通常是基频(最低振动模式频率)的整数倍(如3次、5次、7次泛音)。这种设计通过振荡器电路激发石英的泛音振动,而非基频振动,从而实现在更高频率下稳定工作。
频率范围
多用于20MHz以上的高频场景(如通信设备、射频电路),而基频晶体通常用于30MHz以下。
原理:基频晶体若直接用于高频会因厚度过薄导致机械强度不足,而泛音模式通过谐波放大规避了这一问题。
工作模式
石英晶体在振动时同时存在基频和泛音振动,但泛音信号强度较弱。通过电路设计(如滤波和阻抗匹配)可抑制基频、放大泛音信号。
基频晶体与泛音晶体的核心区别在于:前者工作在最低阶振动模式,后者通过谐波扩展频率上限,两者需配合不同电路设计以实现目标频率。
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