微波聲學

研究固體中波長極短的機械波（波長低於300納米的機械波）的產生、檢測和傳播特性，以及與各種微觀結構和物理過程的相互作用的學科。它是物理學的一個分支。波長低於3納米的機械波可稱為納米波。

隨着電子技術的出現和發展，不斷地向短波發展，1947年，首次獲得300納米的體機械波,從而進入了超短波段。1958年，用非共振激發得到140納米的體機械波,60年代又逐漸提高到14納米、4.9納米和3納米。1975年,用遠紅外激光作為電磁激勵源，得到300皮米數量級的相干聲子。在此期間還提出了其他研究相干或非相干短波機械波的各種方法。另一方面，自從表面機械波的交指換能器在1965年問世以後，表面機械波技術和器件也得到了迅速發展和廣泛應用。

保留了傳統機械波的基本原理和方法，但具有一系列的重要特點。在理論方面，連續介質的經典理論須由量子理論代替。為了使晶格振動量子化，引入了聲子概念。波長為λ 的機械波與能量為hv的聲子（v是相應的頻率，h是普朗克常數）相對應。聲子作為一種準粒子，自旋為零,遵守玻色-愛因斯坦統計分佈率。因此，機械波場的特性就是大量聲子的統計行為。在實驗方面，由於聲子束在傳播介質中與晶體的熱聲子相互作用而迅速衰減，因此實驗研究（尤其當波長較短時）應在低温條件下進行。鑑於聲子在波長、能級和不顯電性等方面的特點，它是固體物理學中十分活躍的準粒子，因而廣泛應用於聲子與光子、電子、自旋、雜質、缺陷等微觀結構相互作用的研究。

可藉助電、磁、光、熱、超導隧道結等多種方法來產生和檢測。最常用的方法是壓電的電磁激勵，即在壓電單晶薄片或壓電薄膜上施加交變電磁場，激發沿厚度方向的基波或諧波共振，從而獲得短波體機械波。或者把經過光學加工的壓電單晶的一個端面置於強微波電磁場或諧振腔中，利用非諧振的壓電錶面激發得到短波體機械波。

在樣品端面上蒸鍍一層坡莫合金或鎳、鈷一類的鐵磁薄膜，通過外磁場引起自旋共振，利用薄膜的磁致伸縮效應獲得短波體機械波。

利用光的受激布里淵散射或某些離子晶體中的雜質離子在吸收光子後的無輻射躍遷過程，來產生或檢測短波體機械波。

使樣品端面上的金屬薄膜在光或電磁脈衝的作用下受到熱激發，輻射出寬帶的、非相干的聲子脈衝。相應地可以用超導的測熱輻射器件作為聲子檢測器。

通過準粒子的弛豫過程和複合過程，可以得到寬帶的或準單色的聲子。超導約瑟夫遜結也可用作可調的、單色聲子源，其聲子波長（頻率）即為約瑟夫遜波長（頻率）。

表面機械波主要藉助於交指換能器激發。用普通光刻工藝或電子束刻蝕方法在壓電襯底上製備兩組交指狀的金屬電極，並在兩端施加交流電壓，則由於壓電效應而產生表面機械波。當所產生的表面機械波的波長與交指的週期相同時，激發的效率最高。

當波長高於300皮米時,在固體中的傳播速度與長波機械波速相同；當波長低於300皮米時,波束與波長不再是線性關係,其函數圖形稱為聲子色散曲線,它決定聲子傳播的羣速和相速。在各向異性晶體中，會出現聲子聚焦效應。在介質中傳播時，其衰減係數隨波長的降低而增加，也隨温度的提高而迅速增加。按朗道-魯默模型,衰減係數應與ωT4成正比（ω為波的角頻率，T為絕對温度）。

60年代以來，在其自身迅速發展的同時，已廣泛應用於固體物理的各個領域,後來在相互作用、電效應、光效應、磁效應等方面都不斷出現新的研究成果。例如吸收機制和聲子壽命、量子振盪、行波放大、順磁共振和量子放大、聲子回波、布里淵散射和受激布里淵散射，以及將聲子測量用於測量金屬的費米麪、測量晶體的高次彈性係數、測量超導能隙以及測量非晶材料的雙能級等。

另一方面，應用也滲透到電子學的各個領域。例如體波延遲線和利用表面機械波的延時、展開、過濾、相關、編碼、譯碼等功能製成的各種表面機械波器件，已被廣泛應用於雷達、通信、電視、計算機等設備。顯微鏡對被觀察物體的成像具有可以與光學顯微鏡相當的分辨率，而且對於光學不透明的物體顯示出突出的優點，在生物、醫學、微電子學以及材料科學等方面有着廣泛的應用前景。