1、UDC 681. 785. 3 N 05 华GB/T 14077 93 晶Measurement specification for birefractance crystal and polarizer 1993-02-06发布1993-08-01实国技术监督局发布刊标准 中华人民共和国国14077-93 GB/T 范、试叫测伽件阶町器阳础振阳利偏阳削和咖叫体酣凹晶叩射叫折M双主题内容与适用范围本标准规定了双折射晶体和透射型偏振器件在o.251. 7m光谱区内主要光学参数的测试方法。本标准适用于光学、光电子学和激光技术中对双折射晶体的光谱透射曲线和均匀性的测试，以及对偏振器件的消光比、偏离角
2、和光辐射损伤阙值的测试。引用标准2 光及有关电磁辐射的量和单位GB 3102. 6 、.晶体材料的光学参数测试3 3. 1 光谱透射曲线3. 1. 1 测试装置采用UV-VIS-IR光谱光度计或者波长范围合适的类似装置。应附带一个样品夹持架，该架可绕其水平轴旋转。3. 1. 2 样品和j备与测试3. 1. 2. 1 将冰州石晶体毛坯沿解理面(1011)剖开，并抛光成光学表面，其厚度应小于10mm。3. 1. 2. 2 首先将测试装置的波长鼓调至550nm附近，然后将样品置于测量光束中，这时可看到分开的两束光，这时转动夹持架，直到两柬光都进入狭缝为止。3. 1.2.3 在2002000 nm波长
3、范围内进行光谱扫描，获得一条完整的光谱透射曲线。3. 1. 3 数据处理在光谱透射图中，透射比大于或等于0.3的波长区，规定为该晶体的可应用光谱区。3.2 光学均匀性3. 2. 1 光学均匀性测试装置测试装置使用如图1所示台曼-格林干涉仪，或等精度仪器。, J 1993-08-01实施1993-02-06批准J 1 -一14077 93 GB/T 说z z 口测试装置基本结构图l 3.2.2 测试装置各部件技术要求3. 2. 2. 1 波长为632.8nm的He-Ne激光器。3.2.2.2 经扩束器的光束应充满被测试样的通光面。3. 2. 2. 3 在观测商上的标准干涉条纹畸变(弯曲)应小于1
4、/20。3. 2. 3 测试方法3. 2. 3. 1 试样要求，将待测试样制成长方体，其光轴方向垂直于通光面，不垂直度应小于3，两个通光商细磨平行，平行度应小于l。3.2. 3. 2 贴置玻璃由K9玻璃抛光制成。其光学均匀性为t.nl2时，应取L舍l则有&n=气m=士图2图3图4如图5所示，若干涉条纹一头宽，头窄，且条纹不直时，需要计算弯曲量m，和折射率梯度4凯，则( 5 . ( 6 ) 如图6所示，若干涉条纹疏密不同，且有局部弯曲时，这说明既有局部折射率偏差，又有折射率梯度分布。这时需要计算弯曲量m，和折射率梯度.m2则人一川一2川市一2. ( 7 ) ( 8 ) 川市-2图6图53 一一一
5、一. 一_.0 _-=一产4川一小J一呻卢-一一-二一十一-，_ _-GB/T 14077-93 3. 2. 4 测试报告3. 2. 4. 1 报告内容应包括2送样单位、测量时间、测试波长、毛坯尺寸、通光厚度、晶体生长单位或矿点、操作者以及光学均匀性数据(有效数字取1位)或照片、仪器型号及生产厂家。3. 2.4.2 不确定度式中:8，一测量系统的A类误差;82一一探测系统的B类误差。4 偏振器件的光学参数测试4二J芮+8 . ( 9 ) 本标准定义的偏振器件测试方法，主要适用冰州石等晶体制成的偏振棱镜。其他偏振器件的主透射比利消光比的测试也可以参照本标准进行。4. 1 消光比偏振器件的消光比是
6、指在平面偏振光入射时，其主透射比的最小值(Tj_)与其最大值(T/)之比，以p表示gT , p = ;:p丰. . ( 10 ) / 4. 1. 1 消光比测试装置如图7所示测试装置由激光器、扩束与准直系统、可变光阑标准、起偏器支架和调节器、检偏器支架和微词器、聚光镜以及光电探测器件组成。所有部件固定在光具座或光学平台上。He-Ne 曲光器起偏幢检偏镜图7消光比测试系统框图4.1.2 测试装置各部件的技术要求挥测器4.1.2.1 激光器。常规测试一般采用波长为632.8nm的He-Ne连续激光器。输出功率大约为1mW. 功率稳定度2mm连续变至125mm。4. 1. 2.4 起偏器和检偏器的调
7、节器，以方便调节旦有足够细的角移量为宜。特别是检偏器的微调精度不低于O.10。 4.1.2.5 要求光电探测器的响应度稳定且高。对光电探测器系统在10.，.10动态范围内，非线性不应大于4%。进一步提高测量精度应加标准衰减器。4. 1. 3 光路的调整4.1. 3. 1 将激光器放在光具座的一端，且在一个合适的高度上将光束调整水平。4. 1. 3.2 将待测偏振器之卡在起偏器支架中，使激光束与起铺器的通光孔中心等高。4.3.3将聚光镜和探测器支架引入光路，使激光束通过聚光镜中心。4 GB/T 14077-93 4.1.3.4 将扩束器引入光路，使通过扩束镜出射的光束与起偏器通光孔同轴。4. 1
8、. 3. 5 将准直透镜引入光路，使其出射光束为平行束，再将光阑引入光路，使照明面积等于偏振器的通光孔的80%。4. 1. 3. 6 将另一个待测偏振器卡入检偏器支架中，并引入光路，使光束照在检偏器的通光孔中心。4. 1. 3. 7 将探测器卡入支架中，并使检偏器出射束经聚光镜后照在探测器的接收面上。4. 1.3. 8 在扩束镜的后面放置合适的衰减器，以防止探测器饱和或指示器过载。4.1.3.9部件之间严格屏蔽或将整个装置屏蔽，或将装置放入暗室以降低杂散光的影响。4. 1.4 消光比的测量4. 1.4. 1 待激光器和探测指示器预热15mn后，按照下列程序进行测量。4.1.4.2 预转动检偏器
9、，找到主透射比的极大值和极小值的大概位置，并停在极小值附近。4. 1.4. 3 通过微调，缓慢转动检偏镜，直到指示器读数出现第一个极小值。4. 1. 4. 4 用一不透明黑挡屏挡住激光束，记下这时指示器的读数比。4. 1.4.5 从光路中移出黑挡屏，记下这时指示器的读数仇，并用符号仇=执一仇。表示。4.1.4.6转动检偏器，直到j指示器出现第一个极大值，记下这时指示器的读数仇，如=比一仇。4. 1.4. 7 重复4.1.4. 34. 1. 4. 6的过程，又可以获得三组h和知。对于例行的测试，测量一组即可。4. 1. 5 消光比的计算4. 1. 5. 1 偏振器对的消光比令偏振器对的消光比为阳
10、，则有P对z;2. ( 11 ) 4. 1. 5. 2 单只偏振器件的消光比向实际中常要求对单只偏振器件的消光比进行测试，应将4.1.3.2中的起铺器换成标准起偏系统，以获得好的平面偏振光源。标准起偏系统的消光比一般应高于待测偏振器的消光比。测试程序和计算参照4.1.14.1.5. 10 4. 1. 8 测试报告4. 1. 8. 1 报告内容z操作者?测量时间p测试波长p偏振器型号p表示川在，仇，仇的单位以及消光比值(有效数字取至2位)。4.1.8.2 不确定度4 J.剖+8l . ( 12 ) 式中，8，一一测量系统的A类误差p8, 测量系统的B类误差。4.2 透射光束偏离角透射光束偏离角是
11、指光束通过偏振器件后，透射光束轴向与原入射光束轴向之夹角。4.2.1 透射光束偏离角测试装置测试装置由自准直望远镜、平面反射镜、偏振棱镜支架及调节器组成。4.2.2 测试装置各部件的技术要求4.2.2.1 自准直望远镜g采用0.5m自准直望远镜，分划板最小格值不大于15飞4.2. 2. 2 平面反射镜应具有较好平整度，其精度优于1/25(为波长)并可进行二维倾斜调节。4. 2.2.3 偏振棱镜调节器，可进行二维倾斜调节和输向转动。千一_.一-._-，_，.，.，_ .一一一一5 14077-93 GB/T 4.2.3 光路的调整4.2.3.1 将自准直望远镜置于光学平台或光具座上，开启照明器，
12、在视场中可观察到清晰的分划刻度线。4.2.3.2 将平面镜置于光路中，使自准直望远镜发出的准直光束照明平面镜中心部分，并能在自准直望远镜视场中观察到十字亮线像。4.2. 3. 3 倾斜调整平面镜，使自准直望远镜对该平面镜自准直。4.2.3. 4 将待测偏振棱镜置入光路中的棱镜调节架上，使偏振棱镜通光孔位于光束中心部，并能在自准直望远镜视场内观察到偏振棱镜前表面反射的十字刻度线像。4 2.3.5 倾斜调整偏振棱镜，使自准直望远镜对棱镜前表面自准直。4.2. 3.6 将整个装置作适当光屏蔽，降低杂散光的影响，以保证自准直望远镜视场中的十字亮线像具有足够的清晰度。4.2.4 透射光束偏离角的测量4.
13、2.4.1 光路调整完毕后，在自准直望远镜视场中将可观察到两个十字亮线像，其中的一个象与分划板上的十字刻度线重舍，而另一个最亮的十字亮线像(由平面镜反射形成的自准像)偏离十字刻度线中心。此时则可按照下列程序进行测量。4.2.4.2 绕光轴转动待测棱镜，可观察到由平面镜反射形成的最亮的自准像中心绕分划刻度线中心转动。当该自准像中心位于自准直望远镜分划板上的水平刻度线(或竖直刻度线)时，记下刻度线读数1。4.2. 4.3 继续转动待测偏振棱镜，当自准像中心第二次位于自准直望远镜分划板上的水平度线(或竖直刻度线时，记下刻度线读数吨。4.2.4.4 重复4.2.4. 24. 2. 4. 3的过程，又可
14、以获得三组叫和吨。对于例行测试，测量一组即可。4.2.5 透射光束偏离角的计算令透射光束偏离角为f.则有( 13 ) f = (1十吨)/44.2.6 抽样本标准要求对生产相应用的每只偏振棱镜进行全部检测;如果需要对一批元件进行抽样检测，则抽样原则参照有关标准进行。4.2.7 测试报告4. 2.7.1 报告内容:测试者;测量时啊;偏振棱镜型号s表示肉和町的单位以及透射光束偏离角(以分为单位有效数字取二位)。4. 2.7.2 光束偏离角的不确定度( 14 ) 式中:a1一日视误差5z一自准直望远镜J度误差。4.3 波前畸变偏振器件的波前畸变可参照本标准的3.2光学均匀性测试方法进行。4.4 光辐
15、射损伤l商值(连续和脉冲)测量光辐射损伤阑值是指能使偏振器件表面或内部产生损伤(指熔化和留下伤斑的最小入射功率或能t:,. .;.f+i 量6GB/T 14077 93 4.4. 1 光辐射损伤阔值测试装置测试装置由激光器(连续和脉冲两类).偏振器支架、激光功率能量计及光斑直径测量装置组成，所有部件固定在光学平台上。4.4.2 测量装置各部件的技术要求4. 4. 2. 1 激光器，选用在晶体偏振棱镜光谱区(0.251. 7m)最常用的YAG激光器，连续激光器输出最大功率不低于45W，功率连续可调，稳定度+5%;通过待测件的光斑直径不大于5mm;脉冲激光器输出最大单脉冲能量不低于1J，且连续可调
16、，脉冲宽度为纳秒级，通过待测件的光斑直径不大于2mm。4.4.2.2 激光功率/能量计测量范围g连续功率0.1-50W，能量50mJ-1 J，测量精度应优于5%。4.4.2.3要求光斑直径测量装置可测范围不小于0.5.，5mm，精度不低于10%。4.4.3光路的调整4.4.3.1 激光器置于光学平台一端，调整使其处于正常工作状态，并在合适的高度上将光束调整水平。4.4. 3. 2 将待测偏振器卡在棱镜支架中，使激光束光轴与偏振器的通光孔中心等高，同时保证为正入射。4.4. 3. 3 将激光功率能量计探头引入光路，并使激光束经偏振器后入射到探测头的接收面上。4.4.4 连续光损伤阔值的测量4.4
17、.4.1 激光器和激光功率能量计指示器预热20min后，按照下列程序进行测量。4. 4. 4. 2 将待测偏振棱镜移出光路，调整激光器输出功率达一定数值(输出光束功率密度约为10 W Icm) ，记下此时输出功率P，o4.4.4. 3 将待测偏振器移入光路，照射不低于5min，记下此时激光功率计的读数P气，并用符号Tc=P，IP表示此时偏振器的透射比。4.4.4.4 观察偏振器表面和内部有无光损伤(指熔化和留下伤斑的表面损伤)。4.4. 4.5 如无光损伤，则缓慢地台阶式增大激光器输出功率(间隔时间不低于5min，每次增加量不大于20%)，直至偏振器表面或内部出现光损伤。同时记下每次改变时功率
18、计指示器读数P气，P3, p ,- ，p。4.4.4.6 将待测偏振器移出光路，将光斑直径测量装置引入光路，测量偏振器所在处激光束光斑直径do 4.4.5 脉冲光损伤阂值的测量4. 4. 5. 1 测量过程与连续激光情况同，记录下单脉冲激光能量EE(T,=E ,IE,) ，E气，E3 , E ,-1 ,Eo 4.4.5.2 测量起始脉冲激光功率密度不低于50MW Icm 0 4.4.5.3 根据激光器参数指标，使用频率不低于100MHz示波器确定出脉冲宽度，记为4.4.6抗光损伤阔值的计算令偏振器的抗光损伤阀值为D，则有P -1IT, 4P D=一一一一一=一一-.HH-.( 15 )(连续)
19、(dI2)dzTC 4.4.7 抽样一飞D E4L.一上一一4dEFn俨一t贺(dI2)沪2一d与t.TP二-一_._-，.，一.( 16 )(脉冲)7 一中一-.-卢啪.叫一GB/T 14077-93 该参数的测量属破坏性测量，只需对一批元件进行抽样检测，抽样原则参照有关标准进行。4.4.8 防护大功率激光器对人体可产生危害，调整时应遵守激光防护的有关规定。4.4.9 测试报告报告内容:实验者p测量时间，激光波长;脉冲宽度F偏振器型号p表示矶，P气，Pn一1,El ,El ,E 71-1 t，d的单位及抗光损伤阔值(有效数字取至2位)。4.4.10 不确定度式中，01一一测量系统的A类误差p
20、82一一测量系统的B类误差。5 抽样. =J81+8l . ( 17 ) 本标准要求对生产和应用的每对偏振器进行全部检测;如果需要对一批元件进行抽样检测，贝i抽样原则参照有关标准进行。5. 1 防护8 lmW量级的激光器可能对人体引起危害。调整时应遵守激光防护的有关规定。附加说明本标准由中国汁量科学研究院提出。本标准由中国汁量科学研究院、承德晶体技术研究所和曲阜师范大学负责起草。本标准主要起草人李在清、李国华、邵文、崔承甲。本标准参加起草人赵明山、李熙。(v) 3 hhD寸F(京)新登字023号回阁。华人民共和国家标准双折射晶体和偏振器件测试规范GB/T 14077-93 国中 4陪中国标准出版社出版(北京复外三里河中国标准出版社北京印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印 开本880X1230 1/16 印张3/4字数16千字1993牢9月第一版1993年9月第一次印刷印数1-2 000 定价1.80元4陪书号，155066.1-9813 4爵223-32 标目
