安泰高压放大器在干涉法测算的压电系数基本原理中的应用

实验名称：干涉法测算的压电系数基本原理

研究方向：光的干涉原理现在已经广泛应用在各种领域中，特别是在光谱学、精密计量及探测中。当振动方向相同的两列波（或者多列波）在空间中某一位置相遇时，相遇位置内各点的振幅等于各列波在该点振幅叠加（对于标量波，相遇位置波的波函数等于所有波的波函数的标量和；对于矢量波，相遇位置波的波函数等于所有波的波函数的矢量和）。其中某些位置的振幅始终增强，另一些位置的振幅始终消弱，最终形成稳定的光强强弱分布。

测试设备：高压放大器、信号发生器、示波器、锁相放大器、He-Ne激光器、光电探测器等。

实验过程：

图1：干涉法测量晶体压电系数的实验装置

干涉法测量晶体压电系数的实验装置如图1所示，主要由迈克尔逊千涉仪，信号发生器，高压放大器，锁相放大器，光电转换元件以及示波器组成。

干涉法测量主要利用迈克尔逊干涉对相位的敏感性。干涉仪结构中的两片全反镜分别与参考晶体和待测晶体胶合在一起，由信号源所发出的同相位的两束正弦波经过高压放大器放大后分别加在参考晶体和待测晶体上。光的干涉信号通过硅探测器转化为电压信号，经过锁相放大器放大。信号源输出与正弦信号频率相同的方波信号作为锁相放大器的参考信号。锁相放大器只针对与参考信号同频率的信号进行放大，一定程度上避免了干扰信号对实验的影响。

实验结果：

干涉法测试材料压电系数是根据光电转换元件所反映出的光强变化来观察两束光的相对相位变化。在没有外加电场的条件下，两束光存在稳定的干涉，将此时的干涉光强定位初始值I0。在参考晶体和待测晶体在电场作用下产生形变后的光强为I＇。而晶体逆压电效应引起的形变量一般在10nm以内，远远小于激光波长。若当I0＝I＇时，不存在两块晶体形变量差值为波长整数倍的情况，可以认为参考晶体与待测晶体的净形变量形同。利用光强前后的变化情况，可以得到两束光相对相位情况，当干涉光强I＇与初始状态I0相同时，则可以根据公式1计算出待测样品的压电系数。

公式1：

其中，s代表待测晶体样品，r代表参考晶体。Ls和Lr分别代表待测晶体和参考晶体待测量的形变方向上的长度。Ts和Tr分别代表与电场矢量方向平行的待测晶体和参考晶体的晶体厚度。Vs和Vr分别代表待测晶体和参考晶体的上表面和下表面之间的电势差。ds是要测量的压电系数，dr是己知的参考晶体的压电系数

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审核编辑 黄宇