硼酸盐非线性光学单晶元件质量测试方法

硼酸盐非线性光学单晶元件质量测试方法

国家标准 GB/T22453一2008 翻酸盐非线性光学单晶元件 质量测试方法 Non-linearuptiealboratecystaldeiesmeasuringmethod 2008-10-07发布 2009-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T22453一2008 前 言 本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)提出并归口 本标准起草单位:科学院福建物质结构研究所、福建光电子材料工程技术研究中心和福建福晶 科技股份有限公司 本标准主要起草人:兰国政、吴少凡、林文雄,谢发利,吴季、李雄
GB/T22453一2008 础酸盐非线性光学单晶元件 质量测试方法 范围 本标准规定了棚酸盐非线性光学单晶元件低温相偏碉酸颚BaB.O,简称BBO)和三棚酸锂 LiB,O.,简称LBO)的质量测试方法 本标准适用于BBO和LIBO单晶元件 能满足本标准要求的其他础酸盐非线性光学单晶元件也可 参照使用 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T11297.1一2002激光棒波前畸变的测量方法 GB/T16601一1996光学表面激光损伤闵值测试方法第1部分:1对1测试eqvISO/ DIS11254-1.2;1995) JB/T9495.31999光学晶体透过率测量方法 主要测试项目 3.1物理性能 散射,光学不均匀性、特定波长吸收、倍频转换效率,激光损伤闽值、减反膜剩余反射率,波前畸变 3.2加工质量 尺寸公差、角度偏差、不平行度、不平面度、不垂直度、有效通光孔径,表面疵病 测试的环境要求 洁净等级;10000级 温度:23士2)C 相对湿度:(55士5)% 测试方法 5.1散射 测试原理 利用单晶元件内部的包络、气泡等缺陷对激光束的散射作用,观测单晶元件内部质量 当激光通过 元件的光路被散射变粗或出现发散光,表明元件存在包络、气泡等缺陷 5.1.2测试条件 样品单晶元件的激光人射面、出射面及观测面抛光 环境:在暗室内测量 5.1.3测试仪器 He-Ne激光器(波长632.8nm,功率40mw50mw,光斑直径大于或等于2 三维调节平 mm,
GB/T22453一2008 台,带标尺的50倍显微镜 55 .1.4测试步骤 1 .4.1将单晶元件放置于激光器检测光路中,使元件通光面与激光光束垂直 5 .1.4.2通过调整三维调整台,使激光光束相对于元件通光面作两维扫描,相邻扫描点的间隔为 2 mm 5.1.4.3扫描过程中用带标尺的显微镜观察,如发现有散射点,记录其个数、位置及大小 5.2光学不均匀性 5.2.1测试原理 测试光通过单晶元件后,被后标准镜反射,它与前标准镜反射的激光发生干涉,通过计算干涉条纹 的变化量,得出单晶元件的光学不均匀性 测试仪器 5.2.2 采用斐索干涉仪结构的高精度光学均匀性测量仪准确度为1X10-) 5.2.3测试步骤 5.2.3.1打开测量仪 5.2.3 2 将样品按图1放人测试光路中,调节旋钮至条纹出现2条3条,测试样品的透过波前 参凰镜 平面透镜 叫 图1测试光路图 5.2.3.3按图2方式测试样品的S面平面度 图2s面平面度测试方法 5.2.3.4按图3测试样品的S 面平面度 1喊 图3S面平面度测试方法 5.2.3.5按图4测试空腔的波前 参照镜 图4空腔波前的测试方法 5.2.3.6通过以下计算公式进行计算,即得到样品的折射率变化值An
GB/T22453一2008 An=[n(T一C)一(n一1)(A 一A]/L 式中 单晶的折射率; 透过波前,单位为纳米(nm nm; 空腔波前,单位为纳米(nm); S 面平面度,单位为纳米(n An nm; S面平面度,单位为纳米(n nm; 单晶元件通光方向的长度,单位为毫米(nm 1m 5.3特定波长吸收 单晶元件特定波长吸收的测试方法按JB/T9495.3一1999的规定 倍频转换效率 5 测试原理 通过测量特定条件下基频光通过LB0单晶元件sHG(1064nm一532nm)和BB0单晶元件sHG (532nmm~266nm)后产生倍频光的功率/能量 倍频光与基频光功率/能量比值即为单晶元件的倍频 转换效率 4.2测试仪器 5 5.4.2.1激光器 a)L(sHG(106！nm一532nm)测试所用激光器;Nd.YAG电光调Q的1HH么脉冲激光器,波 长1064nm,激光为准TEM模、近平顶结构的输出,光束直径为7.5mmm,脉冲宽度 (8士2)ns,激光远场发射角0.7mm”mrad,能量800mJ BB0SHG(532nm一266nm)测试所用激光器;采用光纤稠合半导体端面泵浦Nd,GdVO单 b 晶产生1064nm声光调Q脉冲激光，经二倍频器倍频产生532nm倍频光,脉冲调制重复频 率为15kHz，脉宽约18ns,光束直径为1.7mm,激光平均功率600mw 5.4.2.2激光功率/能量计:测量偏差土5% 5.4.3样品 a)LB0SHG(1064nmm一532nm)所用单晶元件样品:长度15mm,I类非临界相位匹配,匹配角 0=90",夕=0 b) BBOSHG(532nm~266nm)所用单晶元件样品;长度8mm,I类临界相位匹配,匹配角0= 47.7”,声=0” 55 4.4测试步骤 .4.4.1LBoSHG效率 55 55 .4.4.1.1将电光调Q1064nm激光,垂直人射到5.4.3所述LBO样品的通光面上 在激光能量计 和LIBO间加人一片532nm高透(透过率>97%)、l064nm高反反射率>99.5%)的短波通滤波片 o .4.4.1.2当基波注人通过LB倍频器的能量E=800m时,用激光能量计测量产生532nm的倍 频光的能量E 5.4.4.1.3计算获得二倍频转换效率刀=E/E 5.4.4.2BBoSHG效率 5.4.4.2.1将532nm绿光经焦距=50nmm的凸透镜聚焦后垂直人射到5 4.3所述BBO单晶的通 光面上,BB0单晶置于透镜焦点附近 单晶温度/=25C,精度优于士0.1C; 在激光功率计和BBO晶体间加人一片266nm高透、532nm高反的短波通滤波片; nm的 5.4.4.2.3当注人通过BBO四倍频器的532nm激光功率为尸=600mW时,测量产生的266 激光功率为P; 5.4.4.2.4根据刀=P/P计算得到转换效率
GB/T22453一2008 5.5单晶元件的激光损伤闻值 将样品固定在两维平移角度可调的调整架上,人射激光垂直通光面,光束质量因子NMF<1.2,波长 为1064nm,脉冲宽度为(10士2)ns,重复频率为(10士1)Hz,每个测试点连续照射10个脉冲 具体操 作步骤按GB/T16601一1996的规定 5.6减反膜剩余反射率 5.6.1测量原理 采用比较测量法,测量标准片、待测样品、“空底”情况下的反射率,利用公式计算待测样品的反射 率R 检测仪器 5.6.2 带有G人射角反射支架的分光光度计 5.6.3测试步骤 5.6.3.1打开分光光度计,将仪器进行自检,并让其光源稳定15min以上; 5.6.3. 2 将反射支架装人分光光度计中,并选择需要测试的波段; 5.6.3.3将石英标准片放人仪器光路中,进行仪器自校准,得到R校准值; 5.6.3.4样品测试;仪器自校准后放人待测样品进行测量,得到R值; 5.6.3.5取出样品,测试“空底”情况下的反射率,得到R值; 5.6.3.6记录测试结果 5.6.3.7计算: 减反膜剩余反射率R按剩余反射率计算公式(2)计算 R=R一R.)/(Rm一R,×Rmm 2 式中 -校准值; Ro0 R 样品剩余反射率值; R “空底”剩余反射率值 5.7波前畸变 单晶元件波前畸变的测量按GB/T11297.1一2002的规定 5.8尺寸公差 5.8.1测试设备 螺旋测微器(最小刻度为0.01mm) 5.8.2测试步骤 用螺旋测微器轻轻夹住单晶元件,测量尺寸 注意用力不能过大,以防破坏单晶元件 5.9角度偏差 5.9.1测试原理 平行的X射线照射到单晶元件样品上,当符合布拉格公式时便产生相干衍射,此衍射线被计数管 接收并通过放大器的微安表显示,然后读出其衍射角,再与设计值对比,计算出被测晶品面的实测衍射角 与设计值的偏差值 5.9.2测试仪器 x射线定向仪(分辨率为10'"). 5.9.3测试步骤 测量时,首先龈据设计要求的切割角度计算出该面所对应的理论衔射角 平行的x射线照射到单 晶元件样品上,当符合布拉格公式时便产生相干衍射,此衍射线被计数管接收并通过放大器的微安表显 示,然后读出其衍射角,再与设计值对比,计算出被测晶面的实测衍射角与设计值的偏差值
GB/T22453一2008 5.10不平行度 5.10.1测试原理 -束平行光人射到单晶元件的两个相对面时,两个表面对平行光束进行反射,分别在自准直望远镜 的分划板上形成一个反射像,读出这两个反射像之间的夹角中,可以计算出两个相对面之间的相对倾 角,即不平行度 如果被测的两个面是平行的,那么两个反射像是完全重合的 5.10.2测试仪器 光学测角比较仪(分度值为2?'". 5.10.3测试步骤 5.10.3.1打开自准直望远镜的电源 5.10.3.2将单晶元件放到自准直望远镜(即平行光管)下,旋转单晶元件,直到视场中看到分划刻线方 向分开的距离为最大 5.10.3.3读出分化线上分开的距离,用公式0=内/2n算出待测单晶元件的不平行度(n为单晶的折射 率). 5 .11不平面度 .11.1测试原理 采用等厚干涉的原理,利用单晶元件表面和标准平面之间干涉条纹,来判断单晶元件表面的不平 面度 5.11.2测试仪器 激光平面干涉仪(准确度为1/20A.入为632.8 nm 5.11.3测试步骤 打开激光平面干涉仪 5.11.3.1 5.11.3.2将单晶元件放置在标准平面下,待测面朝上; 5.11.3.3调节旋钮,在视场内出现3条4条干涉条纹,然后根据图5判读其不平面度 入;1/48 1/24 1/12 1/6 /10 1/8 /12 1/6 1/5 1/4 1/3 N1/24 入;1/30 1/24 1/12 1/10 1/s 1/6 1/4 1s N;1/15 1/12 1/6 1/5 图5平面度判读示意图 5.12不垂直度 5.12.1测量仪器 光学测角比较仪(分度值为15"); 标准块两个垂直面夹角为90"士15") 5.12.2测试步骤 用比较测量法,先在测试平台上放上标准片(角度为90'),调节“调节旋钮”使标准片的反射像处于 某一刻度,比如0刻度线,再放上待测片(不再调节“调节旋钮”),看反射像与0刻度线的距离,(每一小 格为15s)即为单晶元件侧面与通光面之间的不垂直度
GB/T22453一2008 5.13有效通光孔径 5.13.1测量仪器 带标尺的50倍显微镜,二维调节平台 5.13.2测试方法 用显微镜测量单晶元件扣除倒角后的有效通光面积,再测量单晶元件通光面的总面积 计算有效 通光面积与通光面总面积的比值,即为有效通光孔径 5.14表面疵病 5.14.1测试仪器 带有测微尺的显微镜(200倍放大,准确度为0.001mm)、观测平台 5.14.2测试方法 在暗场照明显微镜下观测划痕的宽度和长度及麻点的直径