在激光检测项目中,针对激光器的性能检测,也是我们日常检测的重要一环,那么激光器性能检测需要使用哪些标准呢?
激光器性能检测根据不同的检测项目分为不同的检测标准。
如果要检测激光器的光束宽度和发散角,目前我们使用的主要标准是GB/T 26599.1标准。
GB/T 26599.1标准是一项中国的国家标准,它的全称是“激光和激光相关设备 激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法 第1部分:无像散和简单像散光束”。这项标准主要规定了如何测量激光光束的宽度、发散角和光束传输比等参数,特别是对于无像散和简单像散光束的情况。
GB/T 26599.1标准主要内容
适用范围:本标准仅适用于无像散和简单像散光束。如果光束的类型未知,或者光束是广义像散光束,则本标准不适用。
试验方法:标准中详细描述了测量激光光束宽度、发散角和光束传输比的方法和技术要求。
光束参数:标准中定义了与光束相关的几个重要参数,包括但不限于:
光束宽度:指光束在其最大强度的某个百分比处的宽度。
发散角:指光束离开光源后扩展的角度。
光束传输比:反映光束质量的一个参数,通常与光束的聚焦能力相关联。
GB/T 26599.1标准目的
标准化测量:通过标准化测量方法,确保不同组织之间测量结果的一致性和可比性。
产品评估:帮助制造商和用户评估激光设备的性能指标。
质量控制:为生产过程中的质量控制提供依据。
GB/T 26599.1标准应用领域
激光加工:用于激光切割、焊接、打标等领域。
科研与教育:支持科学研究和教学活动中的激光实验。
医疗应用:在激光手术、治疗等医疗设备中使用。
通信与传感:涉及激光雷达(LiDAR)、光纤通信等领域的应用。
接下来为大家详细介绍GB/T 26599.1标准的具体内容:
1 范围
GB/T26599的本部分规定了激光光束的光束宽度(直径)、发散角与光束传输比的测量方法。 GB/T26599 的本部分仅适用于无像散和简单像散光束。如果光束的类型未知,或者光束是广义像散光束,则本部分不适用。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T26599的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分。然而鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。
GB/T 15313—2008 激光术语(ISO 11145:2006,MOD)
JB/T 6860—1993 测量激光辐射功率能量的探测器、仪器与设备(IEC61040;1990,IDT)ISO11146-2:2005 激光和激光相关设备 激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法 第2部分:广义像散光束ISO13694 光学和光学仪器 激光和激光相关设备 激光光束功率(能量)密度分布的试验方法
6 测量布置与测试设备
6.1 概述
试验是以沿着光束传输轴上一组轴向位置的横截面功率密度分布测量为基础。
6.2 准备
测量系统的光轴应与待测激光光束同轴。为此可以配备适当的光学准直装置(例如:准直激光器或调整反射镜)。
光学系统的孔径应与激光光束的整个截面相适应。剪切引起的损失应小于总光束功率或能量的1%。为了测试该损失,可以在每个光学元件前的光路中放置不同宽度的孔径。使得输出信号降低5%的孔径直径应小于光学元件孔径的0.8倍。
衰减器或光束整形光学元件应安装得使光轴通过其几何中心。应注意避免系统误差。反射、干涉效应、外界的背景光、热辐射或空气流动都是引起不确定度增加的。在来源。
6.3 环境控制
应采取适当的措施,例如对试验装置的机械和声学隔离,屏蔽外来的辐射,控制实验室温度的稳定,选择低噪声放大器,以确保对待测参数总体不确定度的影响降到最低。
应注意确保在高功率激光光路中的大气环境不能含有能吸收激光辐射和导致待测光束的热畸变的气体或蒸汽。
6.4 探测器系统
横截面功率密度分布的测量需要使用高空间分辨率和高信噪比的探测系统。
测量精度与探测器系统的空间分辨率和信噪比直接相关。对于直径较大的低功率密度的激光光束,后者尤为重要(例如激光光束的衍射部分)。
注:对于以像素为基础的探测器系统,空间分辨率至少应为光束宽度或光束直径的1/20。
实际上,功率密度分布E(x,y,z)两翼的噪声易严重影响到二阶矩积分。因此,通常需要采用适当的本底校正程序。更多详细信息,请见ISO/TR 11146-3。
辐射探测器系统应符合JB/T 6860—1993,特别是其中的第3章和第 4 章,此外还应注意以下几点:
a)应注意确定探测器表面的损伤阈值,以免激光光束超过该阈值。
b) 应通过制造商的数据或通过测量来确认,探测器系统的输出量(例如:电压)与输入量(激光功率)之间呈线性关系。应使探测器或电子仪器对波长的依赖性、非线性或非均匀性应减少到最小,或者通过一个校准程序进行校正。
c) 当使用扫描设备确定功率密度分布时,应注意确保在整个扫描期间内激光器输出的空间和时间的稳定性。
d) 当测量脉冲激光光束时,采样的触发时间延迟以及测量时间间隔是非常重要的,因为光束参数可能会在脉冲过程中发生变化。因此,应在检测报告中对这些参数予以说明。
6.5 光束整形光学元件与光学衰减器
如果光束横截面面积大于探测器面积,应使用合适的光学系统以减小到达探测器表面上的光束横截面面积。在评估过程中,应考虑到放大率的变化。
应根据波长选择合适的光学元件。
可能需要使用衰减器来降低探测器表面的激光功率密度。
激光输出功率或功率密度超出了探测器的工作(线性)范围或间伤阈值时,应使用光学衰减器。应使光学衰减器对波长、偏振和角度的依赖性、非线性或非均匀性,包括光学衰减器的热效应应减少到最小,或者通过一个校准程序来进行校正。
所使用的光学元件不得对相对功率密度分布造成显著的影响。
7 光束宽度和光束直径的测量
7.1 试验程序
在开始进行测量前,激光器应预热至少1 h(除非制造商另有说明)以达到热平衡。应在激光器制造商规定的操作条件下对被评估的激光器类型进行测量。
在每一个需要测定光束宽度的位置z处,横截面的功率密度分布至少进行五次重复测量。
7.2 评估
在对光束宽度或光束直径进行评估前,应对测得的分布应用本底校正程序(见ISO/TR 11146-3)。
利用测量得到的并经过校正的分布计算出一阶矩和二阶矩,在测量数据的某子区域内计算相应的积分,此子区域称之为积分区域(见图2),否则噪声可能会对积分造成严重影响。在很多情况下,选择合适的积分区域对获得可靠的结果是至关重要的。以下步骤将积分区域的大小和位置与被测的功率密度分布的大小和位置关联起来。随后进行迭代过程。
(以上内容节选自GB/T 26599.1标准)
GB/T 26599.1标准是激光发散角和光束宽度的检测方法和标准,GB/T 26599.1标准为激光器发散角检测提供了检测方法和标准依据,对于我们日常的激光产品检测和性能优化起到了很大的帮助作用。
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