[发明专利]一种稀土掺杂铁电材料压电系数的测量系统

说明书

本发明涉及一种稀土掺杂铁电材料压电系数的测量系统，主要解决现有技术中存在的空间分辨率低技术问题，本发明通过采用包括光源(101)，与光源(101)连接的光纤耦合器(102)，与光纤耦合器连接的第一光纤自聚焦透镜(103)及光纤延迟线(105)；与所述第一光纤自聚焦透镜(103)依次连接的待测稀土掺杂铁电材料(104)、第二光纤自聚焦透镜(106)，所述待测稀土掺杂铁电材料(104)与电极(109)电连接；所述第二光纤自聚焦透镜(106)及光纤延迟线(105)连接到第二单模光纤耦合器(107)，所述单模光纤耦合器(107)与光谱仪(108)连接的技术方案，较好的解决了该问题，可用于稀土掺杂铁电材料压电系数的测试中。

技术领域

本发明涉及压电系数测量领域，特别涉及到一种稀土掺杂铁电材料压电系数的测量系统。

背景技术

稀土掺杂铁电材料由于不含有毒成分PbO、具有优良的铁电和光学性能而在可调谐激光器、低强度红外成像器件、彩色显示、光学温度传感器等方面有重要应用。稀土掺杂铁电材料具有优异的压电性能使其可以制备各种压电型器件，如高频和微波压电换能器、压电振荡器、压电滤波器、压电传感器、压电声表面波器件以及非线性器件。压电效应是指压电材料在外加压力的作用下产生束缚电荷，束缚电荷与外加压力的大小成比例，即正压电效应；在外加电场的作用下产生机械形变，即逆压电效应。压电系数是反应材料压电效能。

目前测量压电材料的压电系数的方法有正压电效应测量法、逆压电效应测量法、激光干涉仪压电测试系统、扫描近场微波显微镜系统等方法。现有的测量方法或系统的很难实现纳米级微位移的压电性能的精准测试。MEMS、NEMS器件中大量采用纳米尺寸的压电材料，这些压电材料的尺寸只有数百纳米。纳米尺度下测量材料的压电性能是及其必要和迫切的，因此，提供一种空间分辨率更高的测试方法就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的空间分辨率低的技术问题。提供一种新的压电系数测量系统，该测量系统具有具备测量速度快，测量精度高，并且不受环境因素的影响的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种压电系数测量系统，包括光源101，与宽谱光源101连接的第一光纤耦合器102，与第一光纤耦合器连接的第一光纤自聚焦透镜103及电动光纤延迟线105；与所述第一光纤自聚焦透镜103依次连接的待测稀土掺杂铁电材料104、第二光纤自聚焦透镜106，所述待测稀土掺杂铁电材料104与电极109电连接；所述第二光纤自聚焦透镜106及光纤延迟线105连接到第二光纤耦合器107，所述第二光纤耦合器107与光谱仪108连接；所述第一光纤自聚焦透镜103用于将第一光纤耦合器的输出光转化为平型光束，第二光纤自聚焦透镜106用于聚焦待测稀土掺杂铁电材料104的输出光；所述电极109用于提供直流电，包括正电极及负电极，所述待测稀土掺杂铁电材料104两端分别连接正电极及负电极。

上述技术方案中，为优化，进一步地，所述光源101为宽谱光源。

进一步地，所述第一光纤耦合器102及第二光纤耦合器107耦合比均为1:1。

进一步地，所述第一光纤耦合器102及第二光纤耦合器107均为单模光纤耦合器。

进一步地，所述光纤延迟线105为电动光纤延迟线。

进一步地，所述压电系数测量系统用于测量稀土掺杂铁电材料的压电系数。

本发明还提供一种压电系数测量系统的使用方法，包括：

(1)启动所述测量系统，确定比例系数k；

(2)测量光源的中心波长和光谱宽度；