GB/T 13739标准是中国的一项国家标准，该标准主要涉及激光光束的特性测量，特别是激光辐射横模的鉴别以及激光光束宽度和发散角的测量。
GB/T 13739标准内容概览
激光辐射横模鉴别：该标准规定了如何鉴别激光辐射的横模，即激光束在垂直于传播方向上的模式。
激光光束宽度：标准描述了如何测量激光光束的宽度，即光束直径在特定位置的大小。
激光光束发散角：标准还包含了如何测量激光光束的发散角，即光束随距离增加而变宽的角度。
GB/T 13739标准应用范围
光电子学：标准适用于光电子学领域内的激光设备。
激光器件：适用于各类激光器件，包括但不限于工业激光器、医疗激光器等。
GB/T 13739标准测试方法
标准中提供了详细的测试方法和技术指南，以确保测量结果的一致性和准确性。
下面是GB/T 13739标准的具体内容：
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。
4 要求
4.1 测试环境的要求
应该满足被测激光器和所用测试仪器使用说明书中规定工作环境条件。通常一般测试在环境温度 15℃ ~ 35℃,相对湿度45%~75%的常压条件下进行;仲裁测试在环境温度(25±2)℃,相对湿度 45%~55%的常压下进行。整个测量系统应处于无明显振动、气流、烟尘和杂散辐射的环境中,不得有 影响测量结果的干扰。
4.2 测试设备的要求
测试仪器设备应符合 GB/T19022的要求。本标准强调以下几点:
a) 对光学零件的要求:测试所用光束变换和/或聚焦的光学零件要适应所测激光波长,应尽量满 足无像差的要求,并要有足够的孔径,使得其所造成的总功率(或能量)损失不大于1%;
b) 对光衰减器的要求:测试所用光衰减器应使其对波长依赖性、偏振依赖性、角度依赖性、非线 性和非均匀性最小,或可通过标定和数据处理得到一定程度的修正;
c) 对光学系统的要求:测试所用光学系统应尽量减少散斑和干涉效应引起的干扰,使相对功率密度分布没有明显变化;
d) 对探测器系统的要求:所用阵列式探测器覆盖光束短主轴方向光束宽度的像素数不应低于 100。探测器的动态范围不低于8bit。需特别细心查明探测器表面的损伤阈值,以便不被激光 光束击穿。应从制造者的数据或通过测量确认探测器系统的输出量(例如电压)与输入量(激 光功率)成线性关系,并标定探测器系统的波长依赖性、非线性和非均匀性,使得可能经数据处理得到一定程度的修正。
4.3 安全防护
测试过程的安全防护应符合 GB7247.1的有关规定。
4.4 测试方法的选择
测试方法的选择应根据被测激光设备和所具有的测试设备条件,由本标准规定的其中一种方法进 行测试。小孔扫描方法按附录 B中规定的试验方法进行。
4.5 测试准备
测试工作应按以下要求做好准备:
a) 了解所测激光的输出特性和技术规范,按有关测量参数选择测量方法,组成适用的测量系统;
b) 采取诸如试验装置机械振动的隔离,屏蔽外部的辐射,实验室的恒温等适当措施,使所测量结果的不确定性最低;
c) 应该特别小心,在高功率激光光束路径的大气环境中,确保不含有吸收激光辐射和引起被测光束热畸变的气体和水汽;
d) 调整测量系统和/或被测激光器,使两者共轴;
e) 按照实验室安全规则和激光防护要求,对场地和仪器设备检查,符合要求后方可进行测试。
5 激光光束宽度测试方法
5.1 激光光束宽度标准测试方法
5.1.1 概述
按照ISO11146-1的规定,采用二维阵列探测器记录测量平面内的功率(或能量)密度分布,计算该 分布的中心二阶矩,从而确定激光光束的宽度。称为密度分布方法,定义为标准方法。
对于难于找到合适阵列探测器的激光光束宽度测量,则采用扫描探针采集图象法。用小孔探针对光束进行二维扫描采样,得到光束功率(或能量)密度分布。
5.1.2 阵列探测器采集图象法(CCD法)
5.1.2.2 测试程序
测试程序按下列步骤进行:
a) 激光器至少预热1h(或按制造商说明),达到正常工作;
b) 按照光束和探测器尺寸,确定是否需要对光束进行变换,并选择合适的光学系统;
c) 根据被测激光的强度和探测器的饱和阈值,选择合适衰减量,以充分利用探测器的动态范围;
d) 确定测量面的轴向位置z,采集光束功率(或能量)密度分布的数据(即光斑图象);
e) 在每个位置至少重复5次,以确定所测得的光束宽度的平均值和标准偏差。
5.1.2.3 测试结果
测试结果按下列步骤得到:
a) 在计算光束宽度前,应对测量的功率(或能量)密度分布进行背景校正。
b) 计算光束功率(或能量)密度分布的一阶矩和二阶矩,重要的是需要找出合适的积分面积(称为积分面积的数据子集),见图2。可用如下迭代程序寻找该数据子集并得到最后结果:
1) 由初始假设的积分面积开始,完成式(1)~式(5)的积分,给出近似的光束重心和光束在 X
和Y 轴方向的宽度;
2) 新的积分面积的中心选在光束的近似重心,积分的尺寸为 X 和Y 方向光束宽度的3倍,
在这样的积分面积上完成式(1)~式(5)的积分。得到更近似的光束重心和光束的宽度;
3) 重复迭代直到获得收敛的结果。
c) 利用式(13)~式(15)求出最大或最小光束宽度方向和实验室坐标相同 X 轴之间的夹角(即光束功率密度分布的方位角)
5.1.3 扫描探针采集图象测试方法
5.1.3.3 测试结果
由测得的功率密度分布计算光束宽度或直径,按5.1.
注1:对于圆对称的高斯光束,利用探针经过光束中心的一 2.3的规定。
维扫描,得到沿光束直径的剖面内归一化功率分布曲线,
即可以得到光束直径。
注 2:应该细心以确保在整个扫描周期的激光输出在空域和时域是稳定的。
5.2.2 可变孔径测试方法
5.2.2.2 测试原理
该方法基于高斯光束直径的定义。可变光阑位于测量平面用来确定透过功率,其透过功率是孔径直径的函数。通过缩小孔径的直径,透过总功率(或能量)86.5%时的直径是未修正光束直径。
注:本方法适用于圆形功率密度分布的光束。
（以上内容节选自GB/T 13739标准）
GB/T 13739标准是激光器性能测试的重要标准之一，也是我们在激光器性能测试中经常会用到的一个标准，GB/T 13739标准对于激光的光束宽度、激光发散角、激光横模的测试方法描写得很详尽。
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