ICS31.260GB/T35118—2017摻鉺釔鋁石榴石激光晶體光學性能測量方法中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局IGB/T35118—2017本標準由中國機械工業聯合會提出。本標準由全國光輻射安全和激光設備標準化技術委員會(SCA/TC284)歸口。1GB/T35118—2017摻鉺釔鋁石榴石激光晶體光學性能測量方法本標準規定了摻鉺釔鋁石榴石激光晶體(Er3+:Y?Al?O??,以下簡稱Er:YAG激光晶體)光學性能下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T1185—2006光學零件表面疵病GB/T11293—1989固體激光材料名詞術語GB/T11297.1—2002激光棒波前畸變的測量方法GB/T27661—2011激光棒單程損耗系數的測量方法JY/T015—1996感耦等離子體原子發射光譜方法通則GB/T11293—1989界定的術語和定義適用于本文件。4要求測量時環境應滿足下面要求：b)測試期間溫度波動：≤1℃;c)相對濕度：≤85%;測量時應按GB7247.1的要求采取激光安全防護措施。4.2被測Er:YAG激光晶體要求2GB/T35118—2017a)兩端面平行度(平面/平面)應不大于30";b)端面對棒軸垂直度應不大于5';c)端面表面疵病質量根據GB/T1185—2006,應符合：麻點B/0.8D?×0.05;劃痕C/2D?×0.01。(D。為Er:YAG激光晶體直徑，單位為mm);d)端面應清潔，無影響測量的灰塵和擋光污漬；e)Er:YAG激光晶體濃度測量選取晶坯等徑部分。5測量方法5.1消光比測量方法5.1.1測量原理消光比測量系統組成如圖1所示：92——擴束器；4——可調光闌；5——被測Er:YAG激光晶體；6——檢偏器；7——窄帶濾波片；8——探測器；圖1消光比測試原理圖將Er:YAG激光晶體放置在兩平行偏光鏡間和兩正交偏光鏡間，測試光從Er:YAG激光晶體一端入射，在Er:YAG激光晶體另一端出射。先調整檢偏器至刻度90度，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最小時，此時為正交偏光狀態，顯示數值最小值為光強度I1;再旋轉檢偏器至刻度0度，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最大時，此時為平行偏光狀態，顯示數值最大值為光強度I/,通過式(1)計算消光比：Ex——消光比，單位為分貝(dB);…………3GB/T35118—2017I1——在正交偏光狀態下輸出的光強值；I/——在平行偏光狀態下輸出的光強值。測量裝置應符合以下要求：a)激光器的波長為1.064pμm,連續輸出；b)激光光源功率5mW～10mW,功率不穩定度應小于或等于1.0%;c)入射激光發散角小于或等于2.0毫弧度；d)探測器用光敏元件，應在線性區工作，探測器有效面積直徑大于或等于10mm;e)系統消光比(未放入Er:YAG激光晶體時，光束直徑為被測Er:YAG激光晶體直徑的80%~90%時)應不小于40dB。5.1.3測量步驟按以下測量步驟進行測量：a)打開1.064μm激光器，預熱20min以上，使輸出光強達到穩定度要求；b)將被測Er:YAG激光晶體放入光路中，使光束正入射Er:YAG激光晶體中心；c)調整光闌，使光束直徑為被測Er:YAG激光晶體直徑的80%～90%;d)取下被測Er:YAG激光晶體，調整檢偏器至刻度90度時為正交偏光狀態，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最小時，記錄測試透射光強I?;e)旋轉檢偏器至刻度0度，使系統為平行偏光狀態，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最大時，測量并記錄此時透射光強I/,根據式(1)計算系統消光比，當系統消光比≥40dB,則可以進行Er:YAG激光晶體測量；f)旋轉檢偏器至刻度90度，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最小時，再將被測Er:YAG激光晶體放入光路中，并旋轉Er:YAG激光晶體，測量并記錄透射光強最大g)再旋轉檢偏器至刻度0度，然后微調檢偏器，觀察探測器顯示數值，當顯示數值最大時，測量并記錄此時透射光強I';將光強I1、I⊥'和I',代入式(2),計算出被測Er:YAG激光晶體的消光比值：II'——放置Er:YAG激光晶體時正交偏光狀態下輸出光強的最大值；I′——放置Er:YAG激光晶體時平行偏光狀態下輸出的光強值。5.2波前畸變測量方法5.2.1測量原理本方法是基于麥克爾遜(Michelson)干涉儀測試原理：一束入射光分為兩束后各自被對應的平面鏡反射回來后產生干涉。干涉中兩束光的不同光程可以通過調節干涉臂長度以及改變介質的折射率來實現，從而能夠形成不同的干涉圖樣。被測Er:YAG激光晶體的光學均勻性可用平面波前透過Er:YAG激光晶體后波前畸變的峰-谷偏差來表征。波前畸變測量原理如圖2所示。4GB/T35118—20171——激光器；2——擴束器；3——分光鏡； CCD攝像系統：5——被測Er:YAG激光晶體；6——測試反射鏡；測量裝置應符合以下要求：b)激光功率范圍100mW～200mW;c)入射激光發散角小于或等于2.0毫弧度；d)本底波前畸變應優于或等于λ/10;e)被測Er:YAG激光晶體放置在帶兩維調整機構的V型槽(或平臺)上。當一束可見激光通過Er:YAG激光晶體時，Er:YAG激光晶體內部的異質團簇會對該激光束發生散射顆粒測量原理如圖3所示。5GB/T35118—20172——可調光欄；3——被測Er:YAG激光晶體；圖3散射顆粒測量原理圖通過計算式(3),可得散射顆粒密度，即用散射顆粒密度來衡量Er:YAG激光晶體內的散射顆粒。D——散射顆粒密度，單位為個每立方厘米(個/cm3);n——散射顆粒個數，單位為個；V——Er:YAG激光晶體體積，單位為立方厘米(cm3)。測量裝置應符合以下要求：b)激光束連續輸出功率在5mW～10mW;c)入射激光發散角小于或等于2.0mrad。按以下測量步驟進行測量：a)打開激光光源；激光晶體直徑約1/2的尺寸為測量光斑孔徑直徑，如圖4所示；圖4散射顆粒測量光斑與Er:YAG激光晶體直徑示意圖c)將Er:YAG激光晶體放入V形槽內，調整Er:YAG激光晶體使光束正入射Er:YAG激光晶d)讓激光光束通過Er:YAG激光晶體靠近邊緣區域，然后旋轉Er:YAG激光晶體，從側面觀察散射亮點即為散射顆粒；6GB/T35118—2017f)根據式(3)計算單位體積的散射顆粒密度。單程損耗測量光路圖如圖5所示。99采集2877——測試探測器2;圖5單程損耗測量光路圖a)激光器的波長為Er:YAG激光晶體預定的工作波長；b)激光輸出功率在300mW～400mW;d)系統的波動小于或等于0.1%cm-1。采用工作波長的激光為光源，按照測量裝置操作規程打開設備，將Er:YAG激光晶體放置于測試光路中。按GB/T27661—2011規定的測試步驟，測量Er:YAG激光晶體的單程損耗。GB/T35118—20175.5摻雜離子濃度測量方法5.5.1測量原理摻雜離子濃度的測量方法是基于電感耦合等離子體原子發射光譜分析方法進行定量分析。原子發射光譜分析方法是利用物質在熱激發或電激發下，每種元素的原子或離子發射特征光譜，檢測器檢測光譜中譜線的波長和強度的強弱來定量分析判斷物質的組成。5.5.2測量裝置等離子體原子發射光譜儀需經計量檢定，符合B級以上測量要求。5.5.3測量步驟按以下測量步驟進行測量：a)將被測Er:YAG激光晶體的晶坯兩端各切下一塊Er:YAG激光晶體樣品，選取樣品直徑大于晶坯半徑，質量大于2g,分別標記為樣品1、樣品2;b)根據JY/T015—1996測量離子濃度方法測定Er:YAG激光晶體樣品1、樣品2的鉺離子濃度，以質量分數(%)表示；c)根據式(4),將Er:YAG激光晶體樣品1、樣品2的鉺離子質量分數(%)轉換為摩爾分數(%):式中：c——晶坯測試樣品摻鉺離子的質量分數，%;y——Er:YAG激光晶體摻鉺離子的質量分數，%。d)Er:YAG激光晶體的摻鉺離子濃度為晶坯兩端兩個濃度測試樣品摻鉺離子濃度按照式(5)計算出的平均值。式中：c——Er:YAG激光晶體摻鉺離子