GB11297.1-2002-T激光棒波前畸变的测量方法.PDF

I C S 3 1 . 2 6 0L 5 1中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准G B / T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 2 代替 G B / T 1 1 2 9 7 . 1 -1 9 8 9激光棒波前畸变的测量方法T e s t me t h o d f o r wa v e f r o n t d i s t o r t i o n o f l a s e r r o d s2 0 0 2 - 1 2 - 0 4发布2 0 0 3 - 0 5 - 0 1 实施中华人民共和国国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发 布GB/ T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 2前言 G B / T 1 1 2 9 7 标准分为以下几部分: G B / T 1 1 2 9 7 . 1 激光棒波前畸变的测量方法; G B / T 1 1 2 9 7 . 2 激光 棒侧向散射系数的测量方法; G B / T 1 1 2 9 7 . 3 掺铰忆铝石榴石激光棒消光比的测量方法; - G B / T 1 1 2 9 7 . 4 掺钦忆铝石榴石激光棒长脉冲 激光阐 值及斜率效率的 测量方法; - G B / T 1 1 2 9 7 . 5 掺铰 忆铝石榴石激光棒连续激光阑 值、 斜率效率和输出功率的测量方法; -G B / T 1 1 2 9 7 . 6 锑化锢单晶位错蚀坑的腐蚀显示及测量方法; G B / T 1 1 2 9 7 . 7 锑化 锢单晶电阻率及霍耳系数的测试方法; - G B / T 1 1 2 9 7 . 8 热释电 材料热释电系数的测试方法; -G B / T 1 1 2 9 7 . 9 热释电材料介质损耗角正切值 t a n s的测试方法; -G B / T 1 1 2 9 7 . 1 0 热释电材料居里温度 T 的测试方法; G B / T 1 1 2 9 7 . 1 1 热释电材料介电 常数的 测试方法; - G B / T 1 1 2 9 7 . 1 2 电光晶体铭酸锉、 磷酸二氢钾和磷酸二氖钾消光比的 测量方法。 本部分代替 G B / T 1 1 2 9 7 . 1 -1 9 8 9 ( 激光棒波前畸变的测量方法 。 本部分与 G B / T 1 1 2 9 7 . 1 -1 9 8 9 相比主要变化是: 采用C C D ( 电荷藕合器件) 摄像头对干涉图进行拍摄， 测试软件对干涉图进行分析计算的测试方法代替以往的人工计算干涉条纹， 实践证明， 这种方法有效 、 可 行。 本部分的附录 A为规范性附录。 本部分由中华人民共和国信息产业部提出。 本部分由中国电子技术标准化研究所( C E S I ) 归口。 本部分起草单位: 华北光电技术研究所。 本部分主要起草人: 王志学、 姚广涛、 仇瑛。GB / T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 2激光棒波前畸变的测量方法范 围G B / T 1 1 2 9 7 的本部分规定了激光棒波前畸变的测试方法。本部分适用于波长为 6 3 2 . 8 n m的光波能透过的激光棒晶体。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过GB / T 1 1 2 9 7的本部分的引用而成为本部分的条款。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部分， 然而， 鼓励根据本部分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部分 。 GB / T 1 1 2 9 3 -1 9 8 9 固体激光材料名词术语3 术语和定义 GB / T 1 1 2 9 3确立的以及下列术语和定义适用于 G B / T 1 1 2 9 7 的本部分。3 . 1 波前w a v e f r o n t 波阵面w a v e f r o n t 光波振动相位相同的点所构成的面。3 . 2 干涉仪i n t e r f e r o m e t e r 利用光的干涉原理测定光程差或其他光参量的仪器。3 . 3 双程型干涉 仪 i n t e r f e r o m e t e r o f d o u b l e - p a s s t y p e 测试光束两次通过被测样品的干涉仪。3 . 4 千涉条纹i n t e r f e r e n c e f r i n g e 干涉条纹图i n t e r f e r e n c e f r i n g e d r a w i n g 光波干涉所产生的亮暗相间的条纹或图样。3 . 5 条纹间距f r i n g e s p a c i n g 干涉图上两个相邻亮条纹或两个相邻暗条纹之间的间距。3 . 6 参考面、f e r e n c e s u r f a c e 为确定波前畸变而设定出来的基准面。3 . 7 峰 一 谷值偏差 p e a k - t o- v a ll e y d e v i a t io n 被测试的波阵面对参考面两侧的最大偏差之和叫峰一 谷值偏差。GB / T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 24要求4 . 1 测试 条件4 . 1 . 1 测试应在以下正常的大气条件下进行: a ) 温度: 2 2 C -2 8 C; b ) 相对湿度: 4 5 %-7 0 %; c ) 气压 : 8 6 k P a -1 0 6 k Pa .4 . 1 . 2 测试系统的环境应无明显的振动、 气流和烟尘， 且不得影响测试结果。4 . 2 测试原理 被测激光棒的光学质量可用平面波前透过该棒后波前畸变的峰一 谷偏差来表征， 波前畸变用干涉法来测量。通过分析和计算波前畸变干涉图的峰一 谷值偏差与参考面条纹间距的比值， 就可以得到以条纹数为单位的波前畸变值， 或转换成以波长数表示的波前畸变值。4 . 3 测试系统4 . 3 . 1 本测试系统使用双程型干涉仪， 测试系统组成如图 1 所示。 1 一 一 参考反射镜; 2 激光器及扩束系统; 3 分光镜; 4 -C C D ( 电荷藕合器件) 摄像系统; 5 被测激光棒; 6 -测试反射镜。 图 14 . 3 . 2 干涉仪包括波长为6 3 2 . 8 n m的氦氖激光器及扩束系统、 分光镜、 参考反射镜、 测试反射镜、C C D ( 电荷锅合器件) 摄像系统以及计算机处理系统。为保证激光棒波前畸变的测量精度， 其光路中不放被测棒时的干涉图像对应的波前畸变值应不大于0 . 0 5 A .4 . 3 . 3 被测激光棒放置在带有调整机构的V形槽( 或平台) 上。4 . 3 . 4 各向异性晶体激光棒， 需采用偏振光光源。4 . 4 被测激光棒的加工技术要求 除特殊要求外， 激光棒应满足以下要求: a ) 两端面平行度( 平面/ 平面) 应优于或等于1 0 0 ; b ) 端面垂直度( 端面对棒轴) 应优于或等于5 ; c ) 端面平面度在全口径 9 0 %直径范围内应优于或等于 。 . 1 A ;GB/ T 1 1 2 9 7 . 1 - 2 0 0 2 d ) 端面麻点直径 和. 0 0 4 m m-0 . 1 mm. 总数量少于 。 A D o ( D 。为激光棒直径) ， 擦痕宽度 0 . 0 0 4 mm-0 . 0 1 mm， 总长度小于 2 Do ,4 . 5 测试准备 除非另有规定， 参数测试应按下列要求做好测试准备: a ) 按 4 . 1 的要求准备测试条件 ; b ) 测试系统应符合 4 . 3的要求; c ) 被测晶体棒应符合 4 . 4的要求。5 测试步骤5 . 1 按操作规程顺序打开各部分电源开关， 使系统处于待测状态。5 . 2 将摄像头对准光路出口， 使显示器上呈现清晰的图像。5 . 3 将端面清洁的被测激光棒轻轻地放在 V型槽( 或平台) 上， 置于测试光路中。5 . 4 调节V型槽的调整机构， 使测试光束沿轴向通过激光棒。5 . 5 调整测试反射镜的倾角， 以此调整采集条纹个数及取向。5 . 6 旋转晶体， 以使视场中的晶体干涉条纹畸变程度最大。5 . 7 待图像稳定后， C C D摄像机摄取干涉图， 由计算机处理得出测试结果。 注:如暂时不具备计算机处理的条件， 也可采用附录 A规定的干涉条纹图计算波前畸变.6 测试报告内容 测试报告应包括下列内容: a ) 检测单位; b ) 送检单位; c ) 环 境条件; d ) 操作者姓名; e ) 测试日期; 伪被测激光棒的编号和尺寸; 9 ) 干涉仪型号; h ) 测试结果; i ) 干涉条纹图; j ) 波前畸变图。GB / T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 2 附录A ( 规范性附录)干涉条纹图计算波前畸变 的方 法A . 1 测试 方法A . 1 . 1 用镜头纸或其他方法清洗被测激光棒端面， 注意切勿损坏端面。A . 1 . 2 将被测激光棒轻轻地放在 V型槽内， 置于测量反射镜前的测试光路中。A . 1 . 3 调试 V型槽的水平和垂直调整机构， 使激光棒轴向与测试光路平行此时激光棒两端面投影应重合为一个圆。A . 1 . 4 调试测试反射镜的俯仰和水平位置， 以此来调整干涉仪视场中激光棒外部背影条纹的方向， 使得视场中激光棒内的干涉条纹畸变最大 注: 进人被测激光棒视场内干涉条纹的条纹数目， 由激光波前畸变量的大小来确定。为提高灵敏度， 光学质量好的 棒波前畸变小， 棒内视场中条纹数取 3条一4条， 光学质量较差的棒波前畸变大， 棒内视场中得条纹数取 5 条一 7条 。A . 1 . 5 等条纹族定后， 拍摄干涉图。A . 2 干涉图的分析与计算A . 2 . 1 波前畸变干涉图是由两相干光波形成。一是参考平面波阵面， 另一是测试平面波阵面。由于激光棒材料折射率的不均匀性、 剩余应力和棒两端面平面度偏差等因素引起透射测试波阵面畸变， 导致干涉图产生波前畸变。A . 2 . 2 把一组等间距栅线组迭加到千涉图的条纹上。对十涉条纹和栅线组进行 比较， 测量干涉图中条纹偏离栅线两侧的偏差A . 2 . 3 栅线组平均间距计算方法A . 2 . 3 . 1 将拍摄的干涉图放大到0 4 0 mm-5 0 mm,A . 2 . 3 . 2 把干涉条纹放在条纹处于竖直的方向上。A . 2 . 3 . 3 取放大后干涉图直径的9 0 %作为波前畸变干涉图的计算孔径从左到右， 从 1 到 m依次给条纹编号。条纹的选择应大于计算孔径的7 0 %见图A. 1 ,计 算 孔 径图 AA. 2 . 3 . 4 沿每一条纹中心从上到下画一条中心线， 由条纹序号 1 到序号 、， 见图A . 2 , aGB / T 1 1 2 9 7 . 1 -2 0 0 2 图 A. 2 注:中心线应是相应于沿着条纹最大强度的等相位线A . 2 . 3 . 5 在计算孔径内， 用一直尺画两条水平线1和 1,， 使其与条纹 1 - m的中心线相交， l ， 和 l :问距应尽可能远。A . 2 . 3 . 6 用格值精度为 1 mm的直尺分别测量上、 下水平线 1 , , 1 : 和条纹 1 ， 条纹。中心线交点之间的距离， 记作 D ; 和 D 。 单位为 m m A . 2 . 3 . 7 用下列公式计算条纹的平均间距: 了=式中 :f条纹的平均间距， 单位为毫米( m m) ;D, +Dz2 ( m 一 1 )( A. 1 )D , 上水平线 l ， 和条纹 1 ， 条纹m中心线交点之间的距离， 单位为毫米( -M) ;D下水平线 l 。 和条纹 1 ， 条纹m中心线交点之间的距离， 单位为毫米( mm)由公式( A. 1 ) 计算出条纹的平均间距 f ， 即栅线组的间距。A . 2 . 3 . 8 将干涉图( 如图八 . 3 ) 的中间条纹( 条纹 3 ) 与两水平线 1 : 和1 : 交点 B , C连成一直线 1 3 e 图 A. 3A . 2 . 3 . 9 在计算孔径内， 以条纹平均间距 了平行于1画一组直线， 从而构成等间距的、 平行的栅线组该栅线组相等于参考面A . 2 . 4 波前畸变的峰一 谷值偏差计算G BI T 1 1 2 9 7 . 1 - 2 0 0 2A . 2 . 4 . 1 以毫米为单位， 测量和记录每条条纹与栅线组中相应直线右侧的最大偏差值 介 ( 峰值偏差) ， 取其最大峰值偏差A f - 。 见图A . 4 . 图 A. 4 人条纹与栅线组中相应直线左侧的偏差值， 单位为毫米( mm) ; 介条纹与栅线组中相应直线右侧的偏差值， 单位为毫米( mm) ; 广一 一 条纹的平均间距， 单位为毫米( m m ) .A . 2 . 4 . 2 以毫米为单位， 测量和记录每条条纹与栅线中相应直线左侧的最大偏差值 f , ( 谷值偏差)取最大谷值偏差 f二 。 、 。见图A . 4 .A . 2 . 4 . 3 测量所得的激光棒干涉条纹的最大峰值偏差与最大谷值偏差之和即是波前畸变的最大峰-谷值偏差。见下式: A f - = 了 * a ， + 了 R m e x ( A. 2) 式 中: 了 最大峰一 谷值偏差， 单位为毫米( m m ) ; 人、最大谷值偏差， 单位为毫米( m m ) ; A f R . . . 最大峰 值偏差， 单位为毫米( m m ) ,A . 2 . 5 用干涉图计算波前畸变A . 2 . 5 - 1 以干涉条纹个数为单位， 计算与最大峰一 谷值