GB/T 13739-2011 激光光束宽度、发散角的测试方法以及横模的鉴别方法

ICS31．260

L51

a园

中华人民共和国国家标准

13739—2011

GB／T

13741--1992

13739--1992，GB／T13740--1992，GB／T

代替GB／T

激光光束宽度、发散角的测试方法

以及横模的鉴别方法

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201

1-12-30发布

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GB／T13739—2011

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

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薰方法，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。

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GB／T

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ISO

11146—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

分布的中一L'--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)

5．1．2．1测试原理

测试装置见图1。利用二维阵列探测器(如面阵CCD、面阵CMOS、面阵热释电等光探测器件)，采

集测量面内光束的功率(或能量)密度分布，对采集数据施加适当的背景修正。对测得的功率(或能量)

率(或能量)密度分布的条件，则确定光束直径d。(z)。

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……一…＼：

说明：

l——激光器；

2——光束变换衰减系统；

3——CCD接收器；

4——计算机；

5——cCD式激光束诊断分析系统。

图1CCD法测定光束宽度的装置

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。

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b)计算光束功率(或能量