ICS31.260 L51 中华人民共和国国家标准 GB/T32831—2016 高能激光光束质量评价与测试方法 Evaluationandtestmethodsforbeamqualityofhighenergylaser 2016-08-29发布 2017-03-01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 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 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:中国工程物理研究院应用电子学研究所、国防科技大学、四川大学、中国电子科技 集团公司第十一研究所。 本标准主要起草人:田小强、刘泽金、冯国英、周朴、赵鸿、姜东升、周文超、李玮、王小林、唐淳、张凯、 杨火木、韩敬华、周寿桓。 ⅠGB/T32831—2016 高能激光光束质量评价与测试方法 1 范围 本标准规定了采用β因子、BQ因子、BPF因子和M矩阵对高能激光光束质量的评价与测试方法。 本标准适用于持续时间不小于0.25s、功率不小于10kW或脉冲能量不小于500J的高能激光光 束质量的评价和测试,其他类型高能激光的评价可参照执行。 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 GB/T7247.14 激光产品的安全 第14部分:用户指南 GB/T13962—2009 光学仪器术语 GB/T15313—2008 激光术语 JJF1059.1—2012 测量不确定度评定与表示 ISO11146-3:2004 激光和激光相关设备 激光束宽度、发散角和光束传输比试验方法 第3部 分:内在和几何激光束的分类、传播和试验方法细则(Lasersandlaser-relatedequipment—Test methodsforlaserbeamwidths,divergenceanglesandbeampropagationratios—Part3:Intrinsicand geometricallaserbeamclassification,propagationanddetailsoftestmethods) 3 术语和定义 GB/T13962—2009和GB/T15313—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 参考光束 referencebeam 用于评价光束质量的理想光束。高斯光束的参考光束为理想基模高斯光束,非高斯光束的参考光 束为强度与相位分布均匀的理想平面波光束。 注:对非高斯光束,参考光束横截面可为圆形、圆环形、矩形或空心矩形,选取方法见附录A。 3.2 桶中功率比 power(ratio)inthebucket u 在光束横截面内,以光束轴为中心的一定直径或宽度区域内功率与光束总功率之比。 3.3 远场发散角 far-fielddivergenceangle Θu 桶中功率比为u的远场光束直径或宽度与传输距离的比。 3.4 衍射极限角 diffractionlimitangle 理想平面波参考光束远场衍射中心亮斑宽度对应的远场发散角。 1GB/T32831—2016 3.5 中心遮拦比 concentricobscurationratio ε 空心束内环直径或宽度与外环直径或宽度的比值。 注:空心束横截面形态包括圆环形和空心矩形。 3.6 β因子 factorβ β 被测光束的远场发散角与参考光束的衍射极限角的比值。 注:被测光束远场发散角内含桶中功率比与参考光束衍射极限角内桶中功率比相等。 3.7 BQ因子 factorBQ BQ 参考光束与被测光束在衍射极限角内桶中功率比之比的平方根值。 3.8 BPF因子 factorBPF BPF 被测光束与圆形参考光束在衍射极限角内桶中功率比之比。 3.9 M矩阵 matrixM M M矩阵由2×2矩阵M4 xM4 xy M4 xyM4 yé ëêêù ûúú表示,其中M4 x和M4 y分别为实验室坐标系下x和y方向上的 M4,M4 xy为实验室坐标系下x方向与y方向的交叉项。对M矩阵的描述参见附录B。 4 评价方法 4.1 概述 应根据不同光束特性,选择相应的光束质量评价方法: a) 当关注的远场光束宽度大于衍射极限角对应的光束宽度时,宜采用β因子评价光束质量; b)当关注的远场光束宽度与衍射极限角对应的光束宽度相近时,宜采用BQ因子或BPF因子评 价光束质量; c)当被测光束具有非旋转对称传输特性时,宜采用M矩阵评价光束质量。 4.2 β因子 β因子的计算按式(1): β=Θu,real/Θu,ref=du,real/du,ref …………………………(1) 式中: Θu,real———被测光束远场发散角,内含桶中功率比与参考光束衍射极限角内桶中功率比相等; Θu,ref———参考光束衍射极限角,桶中功率比u的计算方法见附录A; du,real———被测光束远场光束直径或宽度,内含桶中功率比与参考光束衍射极限角内桶中功率比 相等; du,ref———参考光束衍射极限角对应的远场光束直径或宽度,计算方法见附录A。 2GB/T32831—2016