ICS 31.260 L 51
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T27665—2011
代替GB/T11297.4—1989GB/T11297.5—1989
掺钕铝石榴石激光棒激光性能测量方法
Test methods for lasing capability of Nd: YAG laser rods
2012-05-01实施
2011-12-30发布
中华人民共和国国家质量蓝督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T 27665-2011
前言
本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T11297.4一1989《掺钕钇铝石榴石激光棒长脉冲激光阀值及斜率效率的测量方
法》和GB/T11297.5一1989《掺钕钇铝石榴石激光棒连续激光阀值、斜率效率和输出功率的测量方法》。
与GB/T11297.4一1989相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：增加了被测物质：玻璃及陶瓷激光棒（见第1章）；一增加了测量环境、被测激光棒的加工技术要求和安全防护要求（见第4章）；
删除了测量装置中的内调焦望远镜（见1989年版的图1）；增加了测量系统中的氨氛激光器、激光电源和冷却系统（见6.1)；修改了测量条件（见6.2.2，1989年版的第3章）；修改了测量步骤（见第7章，1989年版的第4章）；一删除了测量精度（见1989年版的第5章）。
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与GB/T11297.5一1989相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
增加了被测物质：玻璃及陶瓷激光棒（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（见第4章）；删除了测量装置中的红外变像管（见1989年版的图1）；
--增加了测量系统中的激光电源和冷却系统（见6.1）；
一修改了测量条件（见6.2.1，1989年版的第3章）；除了测量前的校准（见1989年版的第4章）；修改了测量步骤（见第7章，1989年版的第5章）； -删除测量精度（见1989年版的第6章）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国机械工业联合会提出。 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/TC284)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、北京奥依特科技有限责任公司、北京光电
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技术研究所。
本标准主要起草人：仇瑛、朱建慧、卢永红。 GB/T11297.4和GB/T11297.5于1989年首次发布。
1 GB/T27665—2011
掺钕铝石榴石激光棒激光性能测量方法
1范围
本标准规定了在波长1064nm的标准激光腔内测量掺钕铝石榴石（Nd：Y3Al,O12，简称Nd： YAG)激光棒的激光性能的方法。
本标准适用于测量Nd：YAG晶体，掺钕玻璃及陶瓷激光棒也可参照使用。
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 GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南 GB/T11293 固体激光材料名词术语
3术语和定义
GB/T11293界定的术语和定义适用于本文件。
4要求
4.1测量环境
除非另有规定，测量应在以下条件下进行： a） 环境温度：18℃～28℃； b) 相对湿度：45%70%； c） 气压：86kPa~106kPa d）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×0.05、C1X0.01、P0.1(D。
为激光棒直径，单位为mm）； d) 端面平面度在全口径90%直径范围内应优于或等于入/10，（入为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%。
4.3参数要求
本标准规定的激光性能参数主要指激光阅值和斜率效率。
1 GB/T 27665—2011
4.4安全防护
测量时应按GB7247.1的要求采取安全防护措施。
5测量原理
5.1连续激光阀值及斜率效率测量原理
采用平面一平面谐振腔测量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人功率为横轴，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脉冲激光阀值及斜率效率测量原理
采用单脉冲平面一平面谐振腔测量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人能量为横轴，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测量系统
激光阈值及斜率效率测量系统由下列元器件组成：激光电源、氮氛激光器、泵浦灯、激光棒、聚光腔、 全反镜、输出镜、功率计或能量计、冷却系统。测量系统组成见图1。
3
2
说明：
一冷却系统；激光电源；氨氛激光器；全反镜；聚光腔；激光棒；泵浦灯；输出镜；功率计(能量计)。
1- 2
4. 5 6-
8.
图1测量系统组成图
2 GB/T27665—2011
6.2测量装置要求 6.2.1连续激光阈值及斜率效率测量装置应满足以下要求：
a）冷却系统采用压缩机制冷，冷却水温度为20℃土2℃； b) 连续激光电源，输出功率1000W～4500W，应能连续可调，并有电压及电流显示表； c) 采用平面一平面腔，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%，输出镜透过率为15%士2%； d) 聚光腔采用金属成像聚光腔； e) 泵浦灯采用直管型氪灯，灯弧长100mm，灯内径可参照R*/R灯~1.2进行选择； f) 功率计采用热电式。
6.2.2 脉冲激光阈值及斜率效率测量装置应满足以下要求：
a） 冷却系统采用压缩机制冷，冷却水温度为20℃土2℃； b) 电源注人能量为50J～200J，并且连续可调，电源脉宽为200μs～250μs； c) 采用平面一平面腔，腔长为400mm。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%土2%； d) 聚光腔采用金属成像聚光腔； e) 泵浦灯采用直管型氙灯，灯弧长100mm，灯内径可参照R*/R~1.2进行选择； f) 能量计采用热电式。
7测量步骤
测量应按以下步骤进行： a） 将被测激光棒用胶粘剂封装在套管里，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。激光棒封人套管时切勿损坏端面的增透膜层；
b）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。然后用氮氛激光束调整光路，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； c) 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℃士2℃； d）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，使激光器处在最佳工作状态，此时阈值功率最小； e） 由低到高把每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； f）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测量结果
8.1连续激光阀值及斜率效率计算
电源注人电功率[见公式（1)表示为：
Pi-I×U
...(1 )
式中： P.电源注人电功率,单位为瓦（W)； I——电源的电流表的显示值，单位为安培(A)； U一一电源的电压表的显示值，单位为伏特（V)。 GB/T27665—2011
作出激光输出功率对注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阀值，特性曲线的直线斜率即是该棒的斜率效率，斜率效率[见公式（2)]表示为：
7=△Pout/△Pm
.*( 2 )
式中：
斜率效率；
△P。ut一一激光输出功率增量，单位为瓦（W）； △P-一电源注人电功率增量，单位为瓦（W）。
8.2脉冲激光渊值及斜率效率计算
电源注入能量[见公式（3）表示为：
1cu?
....(3)
Ein
2
式中： E一电源注人能量，单位为焦耳（J）； C储能电容，单位为法(F)； U输入电压，单位为伏特(V)。 作出激光输出能量对注入能量的特性曲线。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，特性曲线的直线斜率即是该棒的斜率效率，斜率效率[见公式（4)表示为：
=AEu/Ein
..(4)
式中： n Eout 激光输出能量增量，单位为焦耳(J）； AEin 电源注人能量增量，单位为焦耳（J）。
斜率效率；
9测量报告
测量报告应包括下列内容： a) 测量单位； b) 送检单位； c) 环境条件； d) 测量人员； e) 测量日期； f) 激光棒规格； g) 被测激光棒的特性曲线； h) 激光阈值、斜率效率。