书 书 书犐犆犛 ３１ ． ０３０ 犔 ９０ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３７２７５ — ２０１８ 代替 ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ ， ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 掺钕钇铝石榴石激光棒激光阈值及斜率效率测量方法 犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉犾犪狊犻狀犵狋犺狉犲狊犺狅犾犱犪狀犱狊犾狅狆犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳犖犱 ： 犢犃犌犾犪狊犲狉狉狅犱狊 ２０１８  １２  ２８ 发布 ２０１９  ０７  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准代替 ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ 《 掺钕钇铝石榴石激光棒长脉冲激光阈值及斜率效率的测量方法 》 和 ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 《 掺钕钇铝石榴石激光棒连续激光阈值 、 斜率效率和输出功率测量方法 》。 与 ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ 和 ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 相比 ， 除编辑性修改外主要技术内容变化如下 ： ——— 适用范围增加了也可用于掺钕离子的玻璃及陶瓷激光棒的测量 （ 见第 １ 章 ）； ——— 增加了测量环境 、 被测激光棒的加工技术要求和安全防护要求 （ 见 ４．１ 、 ４．２ 和 ４．３ ）； ——— 修改了测量装置及测量条件的要求 （ 见第 ６ 章 ， ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ 的第 ３ 章 ， ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 的第 ３ 章 ）； ——— 修改了测量步骤 （ 见第 ７ 章 ， ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ 的第 ４ 章 ， ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 的第 ５ 章 ）； ——— 增加了测量精密度要求 （ 见第 ９ 章 ）。 本标准由中华人民共和国工业和信息化部 （ 电子 ） 归口 。 本标准起草单位 ： 中国电子科技集团公司第十一研究所 。 本标准主要起草人 ： 朱建慧 、 仇瑛 。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 ： ——— ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．４ — １９８９ ； ——— ＧＢ ／ Ｔ１１２９７．５ — １９８９ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３７２７５ — ２０１８ 掺钕钇铝石榴石激光棒激光阈值及斜率效率测量方法 １ 　 范围 本标准规定了在波长 １．０６ μ ｍ 的标准激光腔内测量掺钕钇铝石榴石 （ Ｎｄ ： Ｙ ３ Ａｌ ５ Ｏ １２ ， 简称 Ｎｄ ： ＹＡＧ ） 激光棒的连续激光阈值 、 斜率效率和输出功率的方法及脉冲能量 、 激光阈值及斜率效率的方法 。 本标准适用于测量 Ｎｄ ： ＹＡＧ ， 也可用于掺钕离子的玻璃及陶瓷激光棒 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ１１８５ 　 光学零件表面疵病 ＧＢ ／ Ｔ１１２９３ — １９８９ 　 固体激光材料名词术语 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ１１２９３ — １９８９ 界定的术语和定义适用于本文件 。 ４ 　 要求 ４ ． １ 　 测试条件 除非另有规定 ， 测试应在以下条件下进行 ： ａ ） 　 环境温度 ： ２５℃±５℃ ； ｂ ） 　 相对湿度 ： ≤ ８５％ ； ｃ ） 　 测量系统应处于无明显的振动 、 气流和烟尘的环境中 ， 不得有影响测量结果的干扰 。 ４ ． ２ 　 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 ） 　 两端面平行度应优于或等于 １０″ ； ｂ ） 　 端面对棒轴垂直度应优于或等于 ５′ ； ｃ ） 　 端面表面疵病应符合 ＧＢ ／ Ｔ１１８５ 的规定 ， 具体要求为 ： Ｂ ／ ０．８Ｄ ０ ×０．０５ 、 Ｃ１×０．０１ 、 Ｐ０．１ （ Ｂ 为麻 点 ； Ｄ ０ 为激光棒直径 ， 单位为 ｍｍ ； Ｃ 为划痕 ； Ｐ 为崩口 ）； ｄ ） 　 端面平面度在全口径 ９０％ 直径范围内应优于或等于 λ ／ １０ ，（ λ 为 ６３２．８ｎｍ ）； ｅ ） 　 激光晶体两端面镀增透膜 ， 在波长为 １０６４ｎｍ 处的剩余反射率均不大于 ０．２％ 。 ４ ． ３ 　 安全防护 安全防护要求应符合如下规定 ： １ 犌犅 ／ 犜 ３７２７５ — ２０１８ ａ ） 　 测试时戴防护镜 ， 避免用肉眼直接观察激光束或从镜面反射回的激光 ； ｂ ） 　 测试设备应配有可见光的安全指示光路 。 ５ 　 测试原理 ５ ． １ 　 连续激光阈值及斜率效率测试原理 采用平面 — 平面谐振腔测量 Ｎｄ ： ＹＡＧ 激光棒连续泵浦输入功率和输出功率的特性曲线 。 在直角 坐标系中以输入功率为横轴 ， 输出功率为纵轴作出此特性曲线 。 特性曲线的延长线与输入功率轴上的交点截距即该棒的连续激光阈值 ， 特性曲线直线部分的斜率即棒的斜率效率 。 ５ ． ２ 　 脉冲激光阈值及斜率效率测试原理 采用单脉冲平面 — 平面谐振腔测量 Ｎｄ ： ＹＡＧ 激光棒泵浦输入能量和输出能量的特性曲线 。 在直 角坐标系中以输入能量为横轴 ， 输出能量为纵轴作出此特性曲线 。 特性曲线直线部分的延长线与输入能量轴上的交点截距即该棒的脉冲激光阈值 ， 特性曲线直线部分的斜率即棒的斜率效率 。 ６ 　 测量装置 ６ ． １ 　 激光阈值及斜率效率测量装置 激光阈值及斜率效率测量装置由下列元器件组成 ： 激光电源 、 氦氖激光器 、 泵浦灯 、 聚光腔 、 全反镜 、 输出镜 、 功率计或能量计 、 冷却系统 ， 示意图见图 １ 。 　　 说明 ： １ ——— 氦氖激光器 ； 　　　　　　　　　　　　　 ６ ——— 输出镜 ； ２ ——— 全反镜 ； ７ ——— 功率计 ／ 能量计 ； ３ ——— 聚光腔 ； ８ ——— 激光电源 ； ４ ——— 激光棒 ； ９ ——— 冷却系统 。 ５ ——— 泵浦灯 ； 图 １ 　 激光阈值及斜率效率测量装置示意图 ６ ． ２ 　 测量条件 ６ ． ２ ． １ 　 连续激光阈值及斜率效率测量条件 连续激光阈值及斜率效率测量条件如下 ： ２ 犌犅 ／ 犜 ３７２７５ — ２０１８ ａ ） 　 采用平面  平面腔 ， 全反镜距离激光棒端面 ２００ｍｍ ， 输出镜距离激光棒端面 ２００ｍｍ ， 全反镜对波长 １０６４ｎｍ 的光波反射率应大于 ９９．８％ ， 输出镜反射率为 ８５％±２％ ； ｂ ） 　 聚光腔采用金属成像聚光腔 ； ｃ ） 　 泵浦灯采用直管型氪灯 ， 灯弧长 １００ｍｍ ， 灯内径可参照 犚 棒 ／ 犚 灯 ≈ １．２ 进行选择 ； ｄ ） 　 功率计采用热电式 ， 不确定度小于或等于 ５％ ； ｅ ） 　 连续激光电源 ， 输出功率 １０００Ｗ ～ ４５００Ｗ ， 应能连续可调 ， 并有电压及电流表 ； ｆ ） 　 冷却系统采用压缩机制冷 ， 冷却水温度为 ２０℃±２℃ 。 ６ ． ２ ． ２ 　 脉冲激光阈值及斜率效率测量条件 脉冲激光阈值及斜率效率测量条件如下 ： ａ ） 　 采用平面  平面腔 ， 全反镜距离激光棒端面 ２００ｍｍ ， 输出镜距离激光棒端面 ２００ｍｍ 。 介质膜片中心波长 １０６４ｎｍ ， 全反镜反射率应大于 ９９．８％ ， 输出端反射率为 ５０％±２％ ； ｂ ） 　 聚光腔采用金属成像聚光腔 ； ｃ ） 　 泵浦灯采用直管型氙灯 ， 灯弧长 １００ｍｍ ， 灯内径可参照 犚 棒 ／ 犚 灯 ≈ １．２ 进行选择 ； ｄ ） 　 能量计采用热电式 ， 不确定度小于或等于 ５％ ； ｅ ） 　 电源注入能量为 ０Ｊ ～ ２００Ｊ ， 连续可调 ， 并带有电压表 ， 电容 １００ μ Ｆ±５ μ Ｆ ， 重复频率为 １Ｈｚ ； ｆ ） 　 冷却系统采用压缩机制冷 ， 冷却水温度为 ２０℃±２℃ 。 ７ 　 测试步骤 ７ ． １ 　 将被测激光棒用胶黏剂封装在套管里 ， 然后用 Ｖ 型槽将套管滚直 ， 使套管与棒同轴 。 封装好的激光棒端面不允许有污物存在 ， 等到完全固化后 ， 方可进行测量 ， 或用 “ ○ ” 形圈将激光棒固定好 。 激光棒封入套管时切勿损坏端面的增透膜层 。 ７ ． ２ 　 将封装后的激光棒装入聚光腔 ， 在装入过程中棒受力应均匀 。 然后用氦氖激光束调整光路 ， 使激光棒端面反射光点与谐振腔两端膜片的反射光点重合 。 ７ ． ３ 　 开通冷却水 ， 检查聚光腔是否漏水 ， 不漏水方可进行实验 ， 水温应保持在 ２０℃±２℃ 。 ７ ． ４ 　 按激光电源操作方法打开电源 ， 点燃泵浦灯 ， 使输入功率大到足以使谐振腔产生振荡并有激光输出 ， 反复调整谐振腔 ， 使激光器输出最大 。 ７ ． ５ 　 由低到高把每一输入功率或能量和输出功率或能量测出来并记录所得数据 ， 共测量不少于 １０ 个点 ， 每一点重复测量 ３ 次取平均值 。 ７ ． ６ 　 测量完毕后 ， 应逐渐降低输入功率 ， 关闭电源 ， 停冷却水 ， 取出被测激光棒 。 ８ 　 计算 ８ ． １ 　 连续激光阈值及斜率效率 增加输入功率 ， 用功率计测量激光输出功率 ， 根据式 （ １ ） 计算电源注入电功率 ， 作出激光输出功率对输入电功率的特性曲线 ， 将特性曲线的直线部分延长到横轴 ， 其交点的截距即是该激光棒的阈值 ； 根据式 （ ２ ） 计算特性曲线的直线斜率即是该棒的斜率效率