[发明专利]一种判别铌酸锂晶体X轴正负向的方法

说明书

本发明提供了一种判别铌酸锂晶体X轴正负向的方法，步骤如下：（1）首先利用压电法标定出待测铌酸锂晶体Z轴的正负，然后对Z面进行粗略抛光；（2）将待测铌酸锂晶体置于锥光干涉光路中，待测铌酸锂晶体的X轴和Y轴分别沿水平和竖直方向，使激光沿晶体Z轴正向或负向入射；（3）在晶体X轴方向施加直流电压，沿着光的传播方向观察光屏上的锥光干涉图样，根据椭圆干涉环长轴所在象限判断X轴正负向。本发明基于晶体的电光效应，利用加电后的锥光干涉图样对铌酸锂晶体X轴正负向进行检测，测试过程不会损伤晶体，可以在器件制备完成后进一步应用前再进行检测，无需在加工过程中做标记，有利于提高加工效率。

技术领域

本发明涉及晶轴判别领域，具体涉及一种判别铌酸锂晶体X轴正负向的方法。

背景技术

铌酸锂晶体是一种集压电、热释电、电光、非线性、光弹、光折变等多种性能于一体的多功能材料，在多领域都有着重要的应用。目前，已经在压电换能器、红外探测器、激光调制器、光学开关、光参量振荡器、集成光学元件等方面获得了广泛的实际应用。在用作某些器件时，如声表面波器件、电光调Q开关等，对晶轴及其正负方向均有特殊的要求，晶轴的正负对器件的性能有着显著的影响，因此，对晶轴及其正负方向做出准确判定是制作及使用这类器件的关键。

目前，铌酸锂晶体X轴正负向的判定是通过标定出Y轴和Z轴的正负向后再利用右手螺旋法得出的。从原生晶体出发可以判断出各轴向的正负，Z轴的正负向由晶体的极化方向确定，从晶体中心指向主生长脊的方向为负Y轴方向，X轴的正负向则由右手螺旋法确定。但是，采用这种方法需要在加工前对整根晶体的各轴向正负进行标记，后期加工过程中由于切割、研磨、清洗等工艺所作的标记容易被去掉，从而造成正负方向混乱需要重新区分再加工，降低了工作效率。

除上述方法外，Y、Z轴正负向的判别方法主要有压电法、腐蚀法等。压电法是通过在晶体Y或Z轴方向施加压力，根据Y面或Z面两端的正负电性来判断轴向正负。铌酸锂晶体的压电系数d₃₃较大，因而采用简单的压电方法容易判断出Z轴的正负，但其压电系数d₂₂相比d₃₃小很多，当在Y轴方向施加压力时，Y面的正负电性不明显，很难采用简单的压电方法进行判断，需要借助专业的准静态d₃₃测量仪。腐蚀法是利用正负向Z面之间硬度略有不同、进而腐蚀速率不同，通过观察晶体腐蚀后腐蚀坑的形貌来判断Z轴正负的。同时，负Z面经腐蚀后腐蚀坑的形状在平面上看呈等边三角形，经其他复杂方法验证后证实，等边三角形腐蚀坑的顶角所指的方向即为Y轴正向。腐蚀法会对晶体造成损伤，而且操作复杂，受腐蚀条件的影响，往往腐蚀后正负Z面腐蚀坑的形貌差异不明显，负Z面腐蚀坑的形状也不清晰，需要进行多次腐蚀，判断难度较大。

发明内容

本发明提出了一种判别铌酸锂晶体X轴正负向的方法，该方法可以对铌酸锂晶体X轴正负向进行无损检测，测试装置简单，操作方便，结果直观。

实现本发明的技术方案是：

一种判别铌酸锂晶体X轴正负向的方法，步骤如下：

（1）首先利用压电法标定出待测铌酸锂晶体Z轴的正负，然后对Z面进行粗略抛光；

（2）将待测铌酸锂晶体置于锥光干涉光路中，待测铌酸锂晶体的X轴和Y轴分别沿水平和竖直方向，使激光沿晶体Z轴正向或负向入射；

（3）在晶体X轴方向施加直流电压，沿着光的传播方向观察光屏上的锥光干涉图样，根据椭圆干涉环的长轴所在象限判断X轴正负向。

当激光沿晶体Z轴正向入射时，若椭圆干涉环长轴在二四象限，则沿着电场的方向为+X方向，若椭圆干涉环长轴在一三象限，则沿着电场的方向为-X方向；当激光沿晶体Z轴负向入射时，若椭圆干涉环长轴在一三象限，则沿着电场的方向为+X方向，若椭圆干涉环长轴在二四象限，则沿着电场的方向为-X方向。

所述步骤（2）中锥光干涉光路包括同轴设置的可见光激光器、起偏镜、毛玻璃、待测铌酸锂晶体、检偏镜和光屏。