[发明专利]无损检测钕在钇铝石榴石激光晶体中分布梯度装置

说明书

掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)激光器是固体激光器中应用最广泛的一种激光器，如激光加工，焊接，切割，热处理，刻划，激光医疗以及军事上使用的激光测距，激光武器等方面。该激光器的发光物质为Nd：YAG，钕吸收泵浦光的能量，钕在YAG中分布不均匀时，由于吸收泵浦光的不均匀，而产生内应力使晶体炸坏，它对较大或最大输出功率的Nd：YAG激光器更为重要。

目前国内外普遍采用破坏性的检测方法，即从Nd：YAG晶体上切下一块，汽化后用光谱方法来测量YAG中Nd的含量。如果在大块的毛坯上检测，它不能确切的反映每根Nd：YAG晶体棒的实际情况；如果在加工好的棒的上检测，经济损失太大，每根棒的价格非常昂贵。因此需要一种适用的无损检测方法，这里介绍的无损检测装置目前国内外还没有。

本发明的目的在于针时现有技术的不足之处，提供一种无损检测钕在钇铝石榴石激光晶体中分布梯度装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该装置有电源部分，还包括：

a)一个用于吸收光谱测量的第一个半导体激光器1，该激光器的激光波长能被Nd：YAG激光晶体o吸收，半导体激光器1经第一个显微物镜3，衰减片5，反射镜9；

b)一个用于散射光谱测量的第二个半导体激光器2，该激光器的激光波长应不被Nd：YAG激光晶体o吸收或吸收尽量小，半导体激光2经第二个显微物镜4，衰减片6，反射镜10和9；

c)一个盛有折射率与Nd：YAG晶体大致相同的液体的玻璃池12，该盛有上述液体的样品池能浸入被测棒或已知掺钕浓度的参考棒；

d)在玻璃池12与反射镜9之间设置一个防止杂散光进入测试光路的光栏11；

e)一个会聚透过晶体的光强的聚光镜13；

f)一个收集从聚光镜13来的光强的光电转换器15；

g)半导体激光器1及2的电源18及19能对电流及温度调整和控制其稳定性。

以下对实施例结合附图对发明进行详细说明：

图1    本发明实施例的总图；

图2    本发明中玻璃池的结构简图

这里检测Nd在YAG晶体轴向的分布梯度，采用激光光谱吸收比较法，由于晶体的圆柱形表面为毛面，光照射上后产生很大的散射损失。为了减少散射损失，将Nd：YAG晶体棒放入一个玻璃池子(12)内，池内放入液体，液体的折射率尽量与Nd：YAG晶体的折射率一致。Nd：YAC(Nd：Y3 A15 o12)的折射率n＝1.81633，其中掺钕约为1.0％对1.06/m波长而言。

高折射率的化学液体例如采用碘化物(Dllodmethan)，或采用折射率略低一些，但毒性甚小的液体，可从手册中选用。采用上述措施可以减少散射损失。

这里采用的激光光谱吸收法，激光的输出光强，透过晶体仍有一部份被散射掉，这部份不容忽视，而对它必须进行补偿，以便得到较准确的吸收光谱值。为此需对Nd：YAG晶体进行散射光谱测量。

散射光谱测量：

散射光谱测量选用的半导体激光器的波长应满足Nd：YAG晶体对该波长不吸收或尽量少吸收的要求。仪器结构示于图1。该激光经过显微物镜4，衰减片6，反射镜10及9，光栏11，通过Nd：YAG晶体的直径，透过晶体的光强由聚光镜13会聚在光电接收器14上，由此来计算散射损失。散射测量时应遮光器7将半导体激光1挡住。

吸收光谱测量：

吸收光谱测量采用半导体激光器，其波长应在Nd：YAG晶体能吸收的波长中选用。半导体激光1经显微物镜3，衰减片5，反射镜9，光栏11，通过晶体直径及聚光镜13，由光电接收器14接收，并用示波器15或高精度毫伏表来测量。如果Nd：YAG晶体中钕的含量愈高，吸收光越多，则透过的光强愈弱。对散射损失要进行补偿。进行吸收光谱测量时，应将遮光7取走，并将遮光器8插入散射路中。

为了获得相对掺钕浓度的比较值，采用了一个Nd：YAG参考棒，它的掺钕浓度用破坏性方法测得，如电子探针或激光光谱方法，被测棒与它进行比较。