UDC_ 681.785.3 N 05 中华人民共和国国家标准 GB/T 14077—93 双折射晶体和偏振器件测试规范 Measurement specification for birefractance crystal and polarizer 1993-02-06发布 1993-08-01实施 国家技术蓝督局发布 中华人民共和国国家标准 双折射晶体和偏振器件测试规范 GB/T 14077-93 Measurement specification for birefractance crystal and polarizer 1主题内容与适用范围 本标准规定了双折射晶体和透射型偏振器件在0.25～1.7μm光谱区内主要光学参数的测试方 法。 本标准适用于光学、光电子学和激光技术中对双折射晶体的光谱透射曲线和均匀性的测试，以及对 偏振器件的消光比、偏离角和光辐射损伤阅值的测试。 2引用标准 GB3102.6光及有关电磁辐射的量和单位 3晶体材料的光学参数测试 3.1光谱透射曲线 3.1..1测试装置 采用UV-VIS-IR光谱光度计或者波长范围合适的类似装置。应附带一个样品夹持架，该架可绕其 水平轴旋转。 3.1.2样品制备与测试 3.1.2.1将冰州石晶体毛坏沿解理面（1011)剖开，并抛光成光学表面，其厚度应小于10mm。 3.1.2.2首先将测试装置的波长鼓调至550nm附近，然后将样品置于测量光束中，这时可看到分开 的两束光，这时转动夹持架，直到两束光都进入狭缝为止。 3.1.2.3在200～2000nm波长范围内进行光谱扫描，获得一条完整的光谱透射曲线。 3.1.3数据处理 在光谱透射图中，透射比大于或等于0.3的波长区，规定为该晶体的可应用光谱区。 3.2光学均匀性 3.2.1光学均匀性测试装置 测试装置使用如图1所示台曼-格林干涉仪，或等精度仪器。 国家技术监督局1993-02-06批准 1993-08-01实施 GB/T 14077- —93 图1测试装置基本结构 3.2.2测试装置各部件技术要求 3.2.2.1波长为632.8nm的He-Ne激光器。 3.2.2.2经扩束器的光束应充满被测试样的通光面。 3.2.2.3在观测面上的标准干涉条纹畸变（弯曲)应小于1/20入。 3.2.3测试方法 3.2.3.1试样要求，将待测试样制成长方体，其光轴方向垂直于通光面，不垂直度应小于3'，两个通光 面细磨平行，平行度应小于1'。 3.2.3.2贴置玻璃由K9玻璃抛光制成。 其光学均匀性为△n<1×10-6，通光面应满足：N≤0.1，△N≤0.05，平行度小于2'。 3.2.3.3选择浸液与试样折射率之差小于5×10-3。 3.2.3.4调整干涉仪使其处于正常工作状态。 在两块贴置玻璃上均匀涂以浸液，并贴在晶体通光面上，然后放入测量光路。 3.2.3.5调节载物台或晶体，使光束充满通光面，并与通光面垂直。 3.2.3.6调节标准全反镜，如在视场中看到3～5根干涉条纹，则可根据条纹形状读出其弯曲量。 3.2.3.7光学均匀性△n与于涉条纹的弯曲量△m之间的关系可由下式表示。 (入/2)△m - (n 1)AS n = (1) 式中：^-波长; AS—试样的厚度差； S试样的厚度； △m一一干涉条纹的弯曲量; 一光学材料折射率。 3.2.3.8干涉图计算举例： 如图2所示，若干涉条纹规整，条纹间距为1，条纹弯曲1，则有 1 (2） 如图3所示，若干涉条纹基本规整，局部弯曲为l，条纹间距为L，则有 2 14077— GB/T 93 Am = 1 L (3) 如图4所示，若干涉条纹规整，但是1>12时，应取1舍12，则有 11 Am = (4) L L 图 2 图 3 图 4 如图5所示,若干涉条纹一头宽，一头窄，且条纹不直时，需要计算弯曲量△m1和折射率梯度Am²” 则 Am L,+ L2 (5) 2 m2 ........(6) L, + L2 2 如图6所示，若干涉条纹疏密不同，且有局部弯曲时，这说明既有局部折射率偏差，又有折射率梯度 分布。这时需要计算弯曲量△m1和折射率梯度Am2，则 Am = L, + L2 (7) 2 L_二 Lz Amz (8) L + L2 2 图 5 图6 3 GB/T 14077---93 3.2.4测试报告 3.2.4.1报告内容应包括：送样单位、测量时间、测试波长、毛坏尺寸、通光厚度、晶体生长单位或矿点、 操作者以及光学均匀性数据（有效数字取1位)或照片、仪器型号及生产厂家。 3.2.4.2不确定度 =V+% (9) 式中：1—测量系统的A类误差； 一探测系统的B类误差。 4偏振器件的光学参数测试 本标准定义的偏振器件测试方法，主要适用冰州石等晶体制成的偏振棱镜。其他偏振器件的主透射 比和消光比的测试也可以参照本标准进行。 4.1消光比 偏振器件的消光比是指在平面偏振光入射时，其主透射比的最小值(T)与其最大值(T")之比，以 α表示: T1 TⅡ (10) 4.1.1消光比测试装置 如图7所示测试装置由激光器、扩束与准直系统、可变光阑标准、起偏器支架和调节器、检偏器支架 和微调器、聚光镜以及光电探测器件组成。所有部件固定在光具座或光学平台上。 He-Ne 激光器 起偏镜 检偏镜 探测器 图7消光比测试系统框图 4.1.2，测试装置各部件的技术要求 4.1.2.1激光器。常规测试一般采用波长为632.8nm的He-Ne连续激光器。输出功率大约为1mW， 功率稳定度<2%/5min；束散角不大于2mrad。 4.1.2.2扩束器在保持最小束散角时，应充满被测偏振器件的通光孔径的80%。对孔径较大的偏光器 件应选点测量，取统计平均。 4.1.2.3可变光阑的口径可从Φ2mm连续变至$25mm 4.1.2.4起偏器和检偏器的调节器，以方便调节且有足够细的角移量为宜。特别是检偏器的微调精度 不低于0.1° 4.1.2.5要求光电探测器的响应度稳定且高。对光电探测器系统在10°10°动态范围内，非线性不应 大于4%。进一步提高测量精度应加标准衰减器。 4.1.3光路的调整 4.1.3.1将激光器放在光具座的一端，且在一个合适的高度上将光束调整水平。 4.1.3.2将待测偏振器之一卡在起偏器支架中，使激光束与起偏器的通光孔中心等高。 4.1.3.3将聚光镜和探测器支架引入光路，使激光束通过聚光镜中心。 4 GB/T 14077--93 4.1.3.4将扩束器引入光路，使通过扩束镜出射的光束与起偏器通光孔同轴。 4.1.3.5将准直透镜引入光路，使其出射光束为平行束，再将光阑引入光路，使照明面积等于偏振器的 通光孔的80%。 4.1.3.6将另一个待测偏振器卡入检偏器支架中，并引入光路，使光束照在检偏器的通光孔中心。 4.1.3.7将探测器卡入支架中，并使检偏器出射束经聚光镜后照在探测器的接收面上。 4.1.3.8在扩束镜的后面放置合适的衰减器，以防止探测器饱和或指示器过载。 4.1.3.9部件之间严格屏蔽或将整个装置屏蔽，或将装置放入暗室以降低杂散光的影响。 4.1.4消光比的测量 4.1.4.1待激光器和探测指示器预热15min后，按照下列程序进行测量。 4.1.4.2预转动检偏器，找到主透射比的极大值和极小值的大概位置，并停在极小值附近。 4.1.4.3通过微调，缓慢转动检偏镜，直到指示器读数出现第一个极小值。 4.1.4.4用一不透明黑挡屏挡住激光束，记下这时指示器的读数910。 4.1.4.5 5从光路中移出黑挡屏，记下这时指示器的读数，并用符号虹一虹一中表示。 4.1.4.6转动检偏器，直到指示器出现第一个极大值，记下这时指示器的读数Φ2，中/二2一Φ10。 4.1.4.7重复4.1.4.3～4.1.4.6的过程，又可以获得三组Φ和Φ。对于例行的测试，测量一组即可。 4.1.5消光比的计算 4.1.5.1偏振器对的消光比 令偏振器对的消光比为P对，则有 SAG (11) 4.1.5.2单只偏振器件的消光比P单 实际中常要求对单只偏振器件的消光比进行测试，应将4.1.3.2中的起偏器换成标准起偏系统，以 获得好的平面偏振光源。标准起偏系统的消光比一般应高于待测偏振器的消光比。测试程序和计算参 照 4.1.1~4.1.5.1。 4.1.8测试报告 4.1.8.1报告内容：操作者；测量时间；测试波长；偏振器型号；表示10，中，中，的单位以及消光比值 （有效数字取至2位）。 4.1.8.2不确定度 (12) 式中：1测量系统的A类误差; 2测量系统的B类误差。 4.2透射光束偏离角 透射光束偏离角是指光束通过偏振器件后，透射光束轴向与原入射光束轴向之夹角。 4.2.1透射光束偏离角测试装置 测试装置由自准直望远镜、平面反射镜、偏振棱镜支架及调节器组成。 4.2.2测试装置各部件的技术要求 4.2.2.1自准直望远镜：采用0.5m自准直望远镜，分划板最小格值不大于15"。 4.2.2.2平面反射镜应具有较好平整度，其精度优于1/25入(入为波长)并可进行二维倾斜调节。 4.2.2.3偏振棱镜调节器，可进行二维倾斜调节和轴向转动。 5 GB/T 14077-93 4.2.3光路的调整 4.2.3.1将自准直望远镜置于光学平台或光具座上，开启照明器，在视场中可观察到清晰的分划刻度 线。 望远镜视场中观察到十字亮线像。 4.2.3.3倾斜调整平面镜，使自准直望远镜对该平面镜自准直。 4.2.3.4将待测偏振棱镜置入光路中的棱镜调节架上，使偏振棱镜通光孔位于光束中心部，并能在自 准直望远镜视场内观察到偏振棱镜前表面反射