国家标准计划《激光器和激光相关设备 激光束功率(能量)密度分布测量方法》由 TC103(全国光学和光子学标准化技术委员会)归口,TC103SC6(全国光学和光子学标准化技术委员会电子光学系统分会)执行 ,主管部门为中国机械工业联合会。
主要起草单位 西南技术物理研究所 、中国兵器工业标准化研究所 、电子科技大学 、中科院大连化学物理研究所 。
| 31 电子学 |
| 31.260 光电子学、激光设备 |
本标准等同采用ISO国际标准:ISO 13694:2018。
采标中文名称:激光器和激光相关设备 激光束功率(能量)密度分布测量方法。
激光已经广泛应用军事和民用产品之中。
从早期的激光测距、激光照射,发展到激光焊接、激光切割、激光毛化、激光清洁等激光加工应用,以及给人们带来美好生活的的激光美容和激光医疗,还有高技术激光光刻等领域。
除了传统的对几何量的激光测量,如激光测风雷达、成像雷达、痕迹气体的光谱测量等激光探测技术迅速发展,深入到日常生活或者军事应用之中。
本世纪以来,高能固体激光武器得到迅猛发展,进一步促进了高能激光的发展。
激光功率(能量)密度分布是激光光束在传播方向的位置 z处的与传播方向垂直的所有横向坐标(x、y )的非负功率密度的集合。
激光的许多应用都涉及光束的近场和远场功率(能量)密度分布。
比如需要评价激光束的光束质量,包括激光发散角和激光传输比的评价。
比如研究激光与物质的作用机理、激光与物质的损伤阈值等。
尤其是近年我国各大军工集团正在集中力量研制激光武器,除了激光器本身的分布,还有到靶激光的功率(能量)密度分布测试也显得十分重要。
根据 GB/T 15313激光术语标准的规定,可以采用两种方法描述和测量激光束宽度:测量包围功率(能量),或者确定激光束功率(能量)密度分布的空间矩。
利用功率(能量)密度分布的二阶矩测量激光束宽度的方法称为密度法,规定为标准方法。
可变孔径法、移动刀口法和移动狭缝法等其他的方法为代替方法,需要加修正系数。
从沿传输光轴的不同距离测量的光束宽度来计算光束传输比M2和光束传输因子K,空间矩的使用是必要的。
目前在实践中,尽管各个研究所或测试机构都采用了一定的方法测量功率(能量)密度分布,但是,还没有统一的国家标准对表征激光功率(能量)密度的参数进行准确定义,对测试设备做出明确的要求,对测试程序做出明确的规定,比如限幅和去背景的方法就可能严重影响测试结果,严重偏离对激光束的真实评价。
所以急需激光束功率(能量)密度分布测试方法的国家标准。
标准定义了表征在给定平面上激光功率(能量)密度分布函数的空间特性的参数,规定了测量功率(能量)密度分布的方法,适用于连续和脉冲激光。定义了功率密度分布相关的术语和符号,除了常见的表征激光功率(能量)密度的参数外,尤其准确定义了限幅功能(能量)密度、光束均匀性、平坦度、平顶均匀性和边缘陡度等特征参数。 标准规定了功率(能量)密度的测量要求和测量程序,包括测量设备的准备、环境控制和探测系统以及光束成形、衰减和分束的具体要求。比如,限幅损耗或衍射损耗应小于总光功率或能量的 1%,传感器的动态范围应大于 100:1等。规定了测量光路的空间校准、功率(能量)校准、数据记录和噪声、背景消除等数据处理。 标准规定了数据评估方法,确保测试数据的一致性。