1、ICS 17180A 60 囝亘中华人民共和国国家标准GBT 22453-2008硼酸盐非线性光学单晶元件质量测试方法Non-linear optical borate crystal devices measuring method2008-10-07发布 2009-04-01实施丰瞀徽紫瓣訾麟瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19刖 罱GBT 22453-2008本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SACTC 284)提出并归口。本标准起草单位：中国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
2、发利、吴季、李雄。硼酸盐非线性光学单晶元件质量测试方法GBT 22453-20081范围本标准规定了硼酸盐非线性光学单晶元件低温相偏硼酸钡(ffBaBzOa，简称BBO)和三硼酸锂(LiB。O。，简称LBO)的质量测试方法。本标准适用于BBO和LBO单晶元件。能满足本标准要求的其他硼酸盐非线性光学单晶元件也可参照使用。2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。GBT 1
3、12971 2002激光棒波前畸变的测量方法GBT 16601 1996 光学表面激光损伤阈值测试方法 第1部分：1对1测试(eqv ISODIS 11254 12：1995)JBT 94953 1999光学晶体透过率测量方法3主要测试项目31物理性能散射、光学不均匀性、特定波长吸收、倍频转换效率、激光损伤阈值、减反膜剩余反射率、波前畸变。32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。4测试的环境要求洁净等级：10 000级温度：(232)相对湿度：(555)5测试方法51散射511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
4、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。512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。513测试仪器HeNe激光器(波长6328 Ilm，功率40 mw50 mw，光斑直径大于或等于2 ram)，三维调节平1GBT 22453-2008台，带标尺的50倍显微镜。51，4测试步骤5141 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。5142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。5143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
5、大小。52光学不均匀性521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于涉，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。522测试仪器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110_7)。523测试步骤5231打开测量仪5232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。 叵獭测试样品图1测试光路图5233按图2方式测试样品的s。面平面度。5234按图3测试样品的s：面平5235按图4测试空腔的波前。越疽图2 s7面平面度测试方法越吐鳓圈4空腔波前的测试方法5236通过以下计算公式进行计算，即得到样品的折射率变
6、化值An2GBT 22453-2008AnEn(T C) (n一1)(A：一A。)L(1)式中：n一单晶的折射率；T一一透过渡前，单位为纳米(nm)；C 一空腔波前，单位为纳米(nm)；A。一s。面平面度，单位为纳米(nm)；A。s：面平面度，单位为纳米(nm)；L单晶元件通光方向的长度，单位为毫米(ram)。53特定波长吸收单晶元件特定波长吸收的测试方法按JBT 94953 1999的规定。54倍频转换效率541测试原理通过测量特定条件下基频光通过LBO单晶元件SHG(1 064 nm532 rim)和BBO单晶元件SHG(532 nm266 rim)后产生倍频光的功率能量。倍频光与基频光功
7、率能量比值即为单晶元件的倍频转换效率。542测试仪器5421激光器a)LBO SHG(1 064 nm532 rim)测试所用激光器：Nd：YAG电光调Q的1 Hz脉冲激光器，波长1 064 nm，激光为准TEM。模、近平顶结构的输出，光束直径为75 mm，脉冲宽度(8土2)ns，激光远场发射角07 mmmrad，能量800 mJ；b)BBO SHG(532 nm266 nm)测试所用激光器：采用光纤耦合半导体端面泵浦Nd：GdVO。单晶产生1 064 nm声光调Q脉冲激光，经二倍频器倍频产生532 nm倍频光，脉冲调制重复频率为15 kHz，脉宽约18 ItS，光束直径为17 mm，激光平均
8、功率600 mW。5422激光功率能量计：测量偏差士5。543样品a)LBO SHG(1 064 nm532 nm)所用单晶元件样品：长度15 mm，I类非临界相位匹配，匹配角日一90。，一o。b)BBO SHG(532 nm266 nm)所用单晶元件样品：长度8 mm，I类临界相位匹配，匹配角0-477。，一0。544测试步骤5441 LBO SHG效率54411将电光调Q1 064 nrn激光，垂直入射到543所述LBO样品的通光面上。在激光能量计和LBO间加入一片532 nm高透(透过率97)、1 064 am高反(反射率995)的短波通滤波片。54412当基波注入通过LBO倍频器的能量
9、E。=800mJ时，用激光能量计测量产生532 nm的倍频光的能量E：。54413计算获得二倍频转换效率一EzE-。5442 BBO SHG效率54421将532 nm绿光经焦距_厂一50 mm的凸透镜聚焦后垂直入射到543所述BBO单晶的通光面上，BBO单晶置于透镜焦点附近。单晶温度f一25，精度优于i01；54422在激光功率计和BBO晶体间加入一片266 nm高透、532 nm高反的短波通滤波片；54423当注入通过BBO四倍频器的532 nm激光功率为P，一600 mW时，测量产生的266 nm的激光功率为Pz；54424根据口一P：PI计算得到转换效率。3GBT 22453-2008
10、55单晶元件的激光损伤阈值将样品固定在两维平移、角度可调的调整架上，入射激光垂直通光面，光束质量因子M212，波长为1 064 nm，脉冲宽度为(10士2)ns，重复频率为(101)Hz，每个测试点连续照射i0个脉冲。具体操作步骤按GBT 16601 1996的规定。56减反膜剩余反射率561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。562检测仪器带有6。入射角反射支架的分光光度计。563测试步骤5631打开分光光度计，将仪器进行自检，并让其光源稳定15 rain以上；5632将反射支架装入分光光度计中，并选择需要测试的波段；5633
11、将石英标准片放人仪器光路中，进行仪器自校准，得到R，oo校准值；5634样品测试：仪器自校准后放人待测样品进行测量，得到R值；5635取出样品，测试“空底”情况下的反射率，得到R。值；5636记录测试结果。5637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一(R，一R。)(R1。0一R。)R。 (2)式中：R。校准值；R1样品剩余反射率值；风 “空底”剩余反射率值。57波前畸变单晶元件波前畸变的测量按GBT 112971 2002的规定。58尺寸公差581测试设备螺旋测微器(最小刻度为001 ram)。582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
12、破坏单晶元件。59角度偏差591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，计算出被测晶面的实测衍射角与设计值的偏差值。592测试仪器X射线定向仪(分辨率为10”)。593测试步骤测量时，首先根据设计要求的切割角度计算出该面所对应的理论衍射角。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。GBT 22453-2008510不平行度5101测
13、试原理一束平行光入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，可以计算出两个相对面之问的相对倾角，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。5102测试仪器光学测角比较仪(分度值为2”)。5103测试步骤51031打开自准直望远镜的电源51032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。51033读出分化线上分开的距离，用公式0=$2n算出待测单晶元件的不平行度(n为单晶的折射率)。511不平面度5111测试原理采用等厚干涉的原
14、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。5112测试仪器激光平面干涉仪(准确度为120A，为6328 rim)5113测试步骤51131打开激光平面干涉仪；51 132将单晶元件放置在标准平面下，待测面朝上；51 133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。A：148 124 112N：124 112 16110 18 1615 14 i3A：130 124 112 110 18N：115 112 16 15 14图5平面度判读示意图16i3512不垂直度5121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9
15、0。15”)。5122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15 s)即为单晶元件侧面与通光面之间的不垂直度。5eeeeeeeGBT 22453-2008513有效通光孔径5131测量仪器带标尺的50倍显微镜，二维调节平台。5132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。514表面疵病5141测试仪器带有测微尺的显微镜(200倍放大，准确度为0001 ram)、观测平台。5142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。
