ICS31.260 L51 中华人民共和国国家标准 GB/T13739—2011 代替GB/T13739—1992,GB/T13740—1992,GB/T13741—1992 激 光光束宽度、发散角的测试方法 以及横模的鉴别方法 Testmethodsforlaserbeamwidths,divergenceangleandtransversemode 2011-12-30发布 2012-05-01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目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 要求 4 ……………………………………………………………………………………………………… 4.1 测试环境的要求 4 …………………………………………………………………………………… 4.2 测试设备的要求 4 …………………………………………………………………………………… 4.3 安全防护 4 …………………………………………………………………………………………… 4.4 测试方法的选择 4 …………………………………………………………………………………… 4.5 测试准备 4 …………………………………………………………………………………………… 5 激光光束宽度测试方法 5 ………………………………………………………………………………… 5.1 激光光束宽度标准测试方法 5 ……………………………………………………………………… 5.2 激光光束宽度替代测试方法 7 ……………………………………………………………………… 6 激光光束发散角测试方法 11 ……………………………………………………………………………… 6.1 测试原理 11 …………………………………………………………………………………………… 6.2 测试程序 11 …………………………………………………………………………………………… 6.3 测试结果 11 …………………………………………………………………………………………… 7 横模的鉴别方法 12 ………………………………………………………………………………………… 7.1 目测鉴别法 12 ………………………………………………………………………………………… 7.2 常见横模光斑图样 12 ………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 本标准与GB/T13739—1992、GB/T13740—1992和GB/T13741—1992 比较的主要技术变化 13 …………………………………………………………… 附录B(规范性附录) 小孔扫描测试方法 15 ………………………………………………………………GB/T13739—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/T13739—1992《激光辐射横模鉴别方法》、GB/T13740—1992《激光辐射发散角测 试方法》和GB/T13741—1992《激光辐射光束直径测试方法》,与GB/T13739—1992、GB/T13740— 1992和GB/T13741—1992相比,主要技术变化比较大,详细内容参见资料性附录A。 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:北京光电技术研究所、中国电子科技集团公司第十一研究所。 本标准主要起草人:吴爱平、段振广、卢永红、李嘉伦、罗志军、赵鸿。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T13739—1992; ———GB/T13740—1992; ———GB/T13741—1992。 ⅠGB/T13739—2011 激光光束宽度、发散角的测试方法 以及横模的鉴别方法 1 范围 本标准规定了激光光束宽度、发散角的测试方法以及横模的鉴别方法。 本标准适用于对在均匀介质自由传播、并在传播中功率密度分布取向相同或正交的激光光束进行 光束宽度、发散角的测试。本标准适用于激光辐射高斯光束的横模的鉴别。 本标准不适用于列阵类半导体激光器。 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。 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/T15313 激光术语 GB/T19022 测量管理体系 测量过程和测量设备的要求 ISO11146-1 激光和激光相关设备 激光束宽度、发散角和束扩散率的试验方法 第1部分:无 象散和简单象散束(Lasersandlaser-relatedequipment—Testmethodsforlaserbeamwidths,diver- genceanglesandbeampropagationratios—Part1:Stigmaticandsimpleastigmaticbeams) ISO/TR11146-3 激光和激光相关设备 激光光束宽度、发散角和束扩散率的试验方法 第3部 分:内在和几何激光束分类、扩散和试验方法细节(Lasersandlaser-relatedequipment—Testmethods forlaserbeamwidths,divergenceanglesandbeampropagationratios—Part3:Intrinsicandgeomet- ricallaserbeamclassification,propagationanddetailsoftestmethods) 3 术语和定义 GB/T15313与GB7247.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 实验室坐标系 laboratorycoordinatesystem 定义实验室坐标系的X,Y,Z轴规定空间三个正交方向,习惯上Z轴和光束轴重合,X和Y轴分别 与水平和竖直方向一致,或以矩形阵列探测器的长短边方向一致,坐标原点选在Z向测量参考的起点。 3.2 测量平面 measurementplane 在轴向位置(zm)进行光束功率(或能量)密度分布测量的X-Y平面称为测量平面。 注:术语“功率密度分布E(x,y,z)”属于连续波光源,在脉冲光源的情况,用“能量密度分布H(x,y,z)”代替。 3.3 主轴坐标系 principalaxescoordinatesystem 定义测量平面内光束功率密度分布的主轴坐标系的X′,Y′,Z轴规定空间三个正交方向,其X′轴 1GB/T13739—2011 是和实验室坐标系的X轴接近的光束宽度最大或最小的方向。如果X′和X轴的夹角为±45°,则X′轴 是最大光束宽度的方向。 3.4 功率密度分布的一阶矩 firstordermomentsofpowerdistribution x,y 确定光束的重心坐标。在测量平面内光束的功率(或能量)密度分布的一阶距[见式(1)、(2)]表 示为: x(z)=∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)xdxdy ∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)dxdy…………………………(1) y(z)=∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)ydxdy ∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)dxdy…………………………(2) 式中: E(x,y,z)———功率(或能量)密度分布。 3.5 功率(或能量)密度分布的二阶矩 secondordermomentsofpowerdistribution σ2 x,σ2 y,σ2 xy 功率(或能量)密度分布上的归一化加权积分[见式(3)、(4)、(5)]表示为: σ2 x(z)=<x2>=∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)(x-x)2dxdy ∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)dxdy……………………(3) σ2 y(z)=<y2>=∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)(y-y)2dxdy ∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)dxdy……………………(4) σ2 xy(z)=<xy>=∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)(x-x)(y-y)dxdy ∫∞ -∞∫∞ -∞E(x,y,z)dxdy…………………(5) 注1:角括号是运算符号。 注2:σ2 xy只是一种符号表示,并不是真正的平方。该量可以取正、负或零值。 3.6 光束宽度 beamwidths dσx′(z),dσy′(z) 位于轴上z处的测量平面内,沿着光束分布主轴的光束宽度,定义为光束功率密度分布的中心二阶 矩平方根的4倍[见式(6)、(7)],表示为: dσx′=4σx′(z) …………………………(6) 2GB/T13739—2011 式中: σx′———功率(或能量)密度分布在主轴X′方向的中心二阶矩平方根。 dσy′=4σy′(z) …………………………(7) 式中: σy′———功率(或能量)密度分布在主轴Y′方向的中心二阶矩平方根。 光束宽度决定