GB/T 22452-2008 硼酸盐非线性光学单晶元件通用技术条件

　　ICS 17 . 180 A 60

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 22452—2008

　　硼酸盐非线性光学

　　单晶元件通用技术条件

　　Generaltechnicalcondition of

　　non-linearopticalboratecrystaldevices

　　2008-10-07 发布 2009-04-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 22452—2008

　　前 言

　　本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC 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 、谢发利 、吴季 、李雄 。

　　Ⅰ

　　GB/T 22452—2008

　　硼酸盐非线性光学

　　单晶元件通用技术条件

　　1 范围

　　本标 准 规 定 了 硼 酸 盐 非 线 性 光 学 单 晶 元 件 β 相 偏 硼 酸 钡 (β-BaB2 O4 , 简 称 BBO) 和 三 硼 酸 锂(LiB3 O5 ,简称 LBO)的术语 、产品分类 、技术要求 、试验方法 、检测规则及包装 、标志 、运输 、贮存等 。

　　本标准适用于硼酸盐非线性光学单晶元件 BBO 和 LBO , 其他种类的硼酸盐非线性光学单晶元件也可参照使用 。该元件主要用于制作激光器 。

　　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 。

　　GB/T 11297 . 1—2002 激光棒波前畸变的测量方法

　　GB/T 16601—1996

　　光学表面激光损伤阈值测试方法

　　GB/T 22453—2008

　　硼酸盐非线性光学单晶元件质量测试方法

　　JB/T 9495 . 3—1999

　　光学晶体透过率测量方法

　　3 术语和定义

　　3 . 1

　　硼酸盐非线性光学单晶 Non-linearopticalboratecrystal

　　阴离子基团为硼氧基团的非线性光学单晶 。

　　3 . 2

　　硼酸盐非线性光学单晶元件 Non-linearopticalboratecrystaldevices

　　硼酸盐非线性光学单晶经过定向 、切割 、抛光，必要时镀膜后加工成的光学元件 。

　　3 . 3

　　垂直度 perpendicularity

　　单晶元件通光面与侧面之间的垂直程度 。

　　3 . 4

　　切割角度和角度偏差 cutting angleand angletolerance

　　切割角度用 θ和 φ 表示，角度偏差用 Δθ和 Δφ表示 。

　　θ是单晶元件通光面的法线和 z 轴之间的夹角 。

　　φ是单晶元件通光面的法线在 x-y 平面内的投影与 x 轴之间的夹角 。

　　单晶元件的角度偏差(Δθ, Δφ)是实际切割角度与设计切割角度之间的偏差 。

　　x、y、z 轴为硼酸盐非线性光学单晶的晶体主轴 。

　　3 . 5

　　平面度 Flatness

　　单晶元件的平面度指单晶元件表面凹凸不平的程度 。

　　1

　　GB/T 22452—2008

　　3 . 6

　　表面疵病 scratch/dig code

　　单晶元件表面的划痕 、麻点等微观结构缺陷，称为表面疵病 。

　　长与宽的比不小于 4 ∶ 1 的表面疵病，称为划痕(Scratch) ,以 s 表示;

　　长与宽的比小于 4 ∶ 1 的表面疵病，称为麻点(Dig code) ,以 D 表示 。

　　3 . 7

　　损伤阈值 Damage threshold

　　可引起光学表面损伤几率为零的最大激光辐照能量密度或功率密度 。

　　3 . 8

　　波前畸变 wavefrontdistortion

　　波前畸变是指平行光束的波面通过被检单晶元件后相对于标准参考波面的畸变 。

　　3 . 9

　　光学均匀性 opticalhomogeneity

　　光学均匀性是指介质折射率的均匀程度 。

　　4 产品分类

　　本标准规定了硼酸盐非线性光学单晶中的两种单晶元件：低温相偏硼酸钡(β-BaB2 O4 ,简称 BBO)和三硼酸锂(LiB3 O5 ,简称 LBO) 。

　　5 技术要求

　　5 . 1 物理性能

　　5 . 1 . 1 散射

　　在氦氖激光照射下，使用带标尺的显微镜进行观察 。要求单晶元件单位体积(cm3 )内直径为 10 μm~ 20 μm 的散射点不得多于 4 个 。

　　5 . 1 . 2 光学不均匀性

　　在波长为 632 . 8 nm 的激光照射下，单晶元件内单位长度(cm) 最大折射率和最小折射率的差值应不大于 5 × 10 - 5 。

　　5 . 2 特定波长吸收

　　单晶元件特定波长的吸收应符合表 1 的规定 。

　　表 1 单晶元件特定波长吸收的要求 10-6 每厘米

　　种 类

　　1 064 nm

　　532 nm

　　LBO

　　≤1 000

　　≤2 000

　　BBO

　　≤1 500

　　5 . 2 . 1 倍频转换效率

　　单晶元件特定波长的倍频转换效率应符合表 2 规定 。

　　表 2 单晶元件特定波长倍频转换效率的要求

　　种 类

　　条 件

　　要求

　　LBO SHG

　　(1 064 nm—532 nm)

　　激光器：LBO SHG(1 064 nm—532 nm) 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 TEM00 模 、近平顶结构的输出，光束直径为 φ7 . 5 mm,脉冲宽度(8±2)ns,激光远场发射角 0 . 7 mm · mrad,能量 800 mJ ;

　　样品：长度 15 mm , Ⅰ 类非临界相位匹配，匹配角 θ= 90 °, φ= 0 °。

　　≥45%

　　2

　　GB/T 22452—2008

　　表 2(续)

　　种 类

　　条 件

　　要求

　　BBO SHG

　　(532 nm—266 nm)

　　激光器：采用光纤耦合半导体端 面 泵 浦 Nd: GdVO4 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 ns,光束直径为 φ1 . 7 mm,激光平均功率 600 mW 。

　　样品：长度 8 mm , Ⅰ 类临界相位匹配，匹配角 θ= 47 . 7 °, φ= 0 °。

　　≥25%

　　5 . 2 . 2 激光损伤阈值

　　单晶元件的激光损伤阈值应符合表 3 规定 。

　　表 3 单晶元件激光损伤阈值的要求

　　种 类

　　条 件

　　指 标

　　元件抛光表面及内部

　　元件镀膜表面

　　LBO

　　入射激光的光束质 量 因 子 M2 < 1 . 2 ,波 长 为 1 064 nm,脉 冲宽度为(10±2)ns,重 复 频 率 为(10±1) Hz,每 个 测 试 点 连 续 照射 10 个脉冲，光斑直径为(1 ±0 . 1)mm。

　　≥3 GW/cm2

　　≥500 MW/cm2

　　BBO

　　≥1 GW/cm2

　　≥450 MW/cm2

　　5 . 2 . 3 减反膜剩余反射率

　　单晶元件减反膜的剩余反射率应符合表 4 规定 。

　　表 4 单晶元件减反膜剩余反射率的要求

　　项 目

　　剩余反射率 R

　　基频光波长单面反射率

　　≤0 . 20%

　　倍频光波长单面反射率

　　≤1 . 0%

　　5 . 2 . 4 波前畸变

　　在波长为 632 . 8 nm 的激光照射下，激光光束的波面通过被检单晶元件，被元件后表面反射后，其相对于标准参考波面的偏差应不大于 λ/4 。

　　5 . 3 加工质量

　　5 . 3 . 1 尺寸公差

　　尺寸公差应符合以下要求：

　　当 L≥4 mm 时，尺寸应为 W 0(0).. 1(1) × H0(0).. 1(1) × L0(0).. 1(5) mm

　　当 0 . 2

　　当 L<0 . 2 mm 时，尺寸应为 W 0(0).. 1(1) × H0(0).. 1(1) × L0(0).. 0(0)5(5) mm

　　上式中 W 为单晶元件通光面的宽度，H 为单晶元件通光面的高度，L 为单晶元件通光方向的长度 。图 1 为单晶元件尺寸标注示意图 。

　　图 1 单晶元件尺寸标注示意图

　　5 . 3 . 2 角度偏差

　　单晶元件的切割角度偏差要求：

　　-0 . 5 °≤Δθ≤0 . 5 °, -0 . 5 °≤Δφ≤0 . 5 °。

　　3

　　GB/T 22452—2008

　　5 . 3 . 3 不平行度

　　单晶元件两个通光面的不平行度应不大于 30″。

　　5 . 3 . 4 不平面度

　　在波长为 632 . 8 nm激光照射下，单晶元件通光面的不平面度应不大于 λ/4

　　5 . 3 . 5 不垂直度

　　单晶元件的通光面与侧面之间的不垂直度应不大于 10 ′,相邻的两个侧面之间的不垂直度应不大于 10 ′。

　　5 . 3 . 6 有效通光孔径

　　单晶元件的通光表面扣除四周倒角后的可用面积与整个通光面面积的比值为有效通光孔径，其应不小于 85% 。

　　5 . 3 . 7 表面疵病

　　单晶元件表面疵病应符合表 5 要求 。

　　表 5 单晶元件表面疵病的要求

　　项 目

　　要 求

　　范 围

　　抛 光 元 件

　　镀 膜 元 件

　　s/D≤

　　L≥0 . 1

　　有效通光孔径中心区域 85%内

　　10/50

　　20/100

　　其余部位

　　80/500

　　80/500

　　L<0 . 1

　　有效通光孔径中心区域 85%内

　　20/100

　　40/200

　　其余部位

　　80/500

　　80/500

　　注：L单位为 mm, s单位为 μm, D单位为 μm。

　　6 试验方法

　　6 . 1 单晶元件激光损伤阈值的测量方法按 GB/T 16601—1996 的规定 。

　　6 . 2 单晶元件波前畸变的测量方法按 GB/T 11297 . 1—2002 的规定 。

　　6 . 3 单晶元件特定波长吸收的测量方法按 JB/T 9495 . 3—1999 的规定 。

　　6 . 4 单晶元件其他技术要求的测量方法按 GB/T 22453—2008 的规定 。

　　7 检验规则

　　7 . 1 出厂检验

　　7 . 1 . 1 产品需经生产厂质量检测部门检验合格，并附有合格证后方可出厂 。

　　7 . 1 . 2 出厂检验项目为 5 . 1 . 1 和 5 . 2 . 1 ~ 5 . 2 . 7 。

　　7 . 2 型式检验

　　7 . 2 . 1 检测项 目：本标准所要求的全部项 目 。

　　7 . 2 . 2 批的组成：以同一加工工艺条件制成的产品为一批 。

　　7 . 2 . 3 抽样：在出厂检验合格的产品中随机抽取 2 片 。

　　7 . 2 . 4 在保证产品质量的前提下，正常生产时，每六个月至少进行一次型式检验;有下列情况之一时，也应进行型式检验：

　　a) 新产品投产时;

　　b) 制备工艺有较大改变，可能影响产品质量时;

　　c) 出厂检验结果与最近一次型式检验结果有差异时;

　　d) 停产半年以上的;

　　4

　　GB/T 22452—2008

　　e) 客户要求进行试验的;

　　f) 质检部门要求进行的情况 。

　　7 . 3 检查结果的判定

　　检验结果符合本标准要求的，则判定该产品为合格 。如有不合格，可 自 同批产品中加倍抽样，对不合格项进行复检 。复检结果如都合格，则该产品为合格品;复检结果如仍有不合格，则判定该产品为不合格品 。

　　8 包装 、标志 、运输和贮存

　　8 . 1 包装

　　8 . 1 . 1 采用弹性膜盒包装 。包装时，产品应在超净室内擦拭干净后装入膜盒，通光面不得直接接触包装物 。包装应密封 、洁净 、防潮 、防震 、防静电 、抗冲击 。

　　8 . 1 . 2 包装箱内应有装箱单和《使用说明书》。装箱单应标明：单晶元件种类 、数量 、尺寸 、切割角度 、镀膜指标 、生产厂名等 。

　　8 . 2 标志

　　产品外包装上应标明：

　　a) 生产厂厂名 、厂址;

　　b) 产品名称 、数量;

　　c) 执行标准编号;

　　d) 生产 日期 、保证期;

　　e) “小心轻放 ”、“防潮 ”、“易碎 ”等注意事项 。

　　8 . 3 运输

　　产品在运输过程中应轻装轻卸，不得挤压，并采取防震防潮等措施 。

　　8 . 4 贮存

　　产品保 质 期为 1 年 。 产 品 存 放 环 境 要 求：洁 净 等 级 优 于 10 000 级，温 度 ( 23 ± 2) ℃ , 湿 度(55±5) % 。

　　5