[發明專利]一種稀土摻雜鐵電材料壓電系數的測量系統

在審

• 申請號: 201710201911.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107015074A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 劉勇;張華;張相良;謝志忠
• 申請（專利權）人: 信豐縣包鋼新利稀土有限責任公司
• 主分類號: G01R29/22
• 分類號: G01R29/22
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 趙麗麗

本發明涉及一種稀土摻雜鐵電材料壓電系數的測量系統，主要解決現有技術中存在的空間分辨率低技術問題，本發明通過采用包括光源(101)，與光源(101)連接的光纖耦合器(102)，與光纖耦合器連接的第一光纖自聚焦透鏡(103)及光纖延遲線(105)；與所述第一光纖自聚焦透鏡(103)依次連接的待測稀土摻雜鐵電材料(104)、第二光纖自聚焦透鏡(106)，所述待測稀土摻雜鐵電材料(104)與電極(109)電連接；所述第二光纖自聚焦透鏡(106)及光纖延遲線(105)連接到第二單模光纖耦合器(107)，所述單模光纖耦合器(107)與光譜儀(108)連接的技術方案，較好的解決了該問題，可用于稀土摻雜鐵電材料壓電系數的測試中。

技術領域

本發明涉及壓電系數測量領域，特別涉及到一種稀土摻雜鐵電材料壓電系數的測量系統。

背景技術

稀土摻雜鐵電材料由于不含有毒成分PbO、具有優良的鐵電和光學性能而在可調諧激光器、低強度紅外成像器件、彩色顯示、光學溫度傳感器等方面有重要應用。稀土摻雜鐵電材料具有優異的壓電性能使其可以制備各種壓電型器件，如高頻和微波壓電換能器、壓電振蕩器、壓電濾波器、壓電傳感器、壓電聲表面波器件以及非線性器件。壓電效應是指壓電材料在外加壓力的作用下產生束縛電荷，束縛電荷與外加壓力的大小成比例，即正壓電效應；在外加電場的作用下產生機械形變，即逆壓電效應。壓電系數是反應材料壓電效能。

目前測量壓電材料的壓電系數的方法有正壓電效應測量法、逆壓電效應測量法、激光干涉儀壓電測試系統、掃描近場微波顯微鏡系統等方法。現有的測量方法或系統的很難實現納米級微位移的壓電性能的精準測試。MEMS、NEMS器件中大量采用納米尺寸的壓電材料，這些壓電材料的尺寸只有數百納米。納米尺度下測量材料的壓電性能是及其必要和迫切的，因此，提供一種空間分辨率更高的測試方法就很有必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在的空間分辨率低的技術問題。提供一種新的壓電系數測量系統，該測量系統具有具備測量速度快，測量精度高，并且不受環境因素的影響的特點。

為解決上述技術問題，采用的技術方案如下：

一種壓電系數測量系統，包括光源101，與寬譜光源101連接的第一光纖耦合器102，與第一光纖耦合器連接的第一光纖自聚焦透鏡103及電動光纖延遲線105；與所述第一光纖自聚焦透鏡103依次連接的待測稀土摻雜鐵電材料104、第二光纖自聚焦透鏡106，所述待測稀土摻雜鐵電材料104與電極109電連接；所述第二光纖自聚焦透鏡106及光纖延遲線105連接到第二光纖耦合器107，所述第二光纖耦合器107與光譜儀108連接；所述第一光纖自聚焦透鏡103用于將第一光纖耦合器的輸出光轉化為平型光束，第二光纖自聚焦透鏡106用于聚焦待測稀土摻雜鐵電材料104的輸出光；所述電極109用于提供直流電，包括正電極及負電極，所述待測稀土摻雜鐵電材料104兩端分別連接正電極及負電極。

上述技術方案中，為優化，進一步地，所述光源101為寬譜光源。

進一步地，所述第一光纖耦合器102及第二光纖耦合器107耦合比均為1:1。

進一步地，所述第一光纖耦合器102及第二光纖耦合器107均為單模光纖耦合器。

進一步地，所述光纖延遲線105為電動光纖延遲線。

進一步地，所述壓電系數測量系統用于測量稀土摻雜鐵電材料的壓電系數。

本發明還提供一種壓電系數測量系統的使用方法，包括：

(1)啟動所述測量系統，確定比例系數k；

(2)測量光源的中心波長和光譜寬度；