JB/T 9489-1999 氩离子激光器 主要参数测试方法

JB中华人民共和国机械行业标准JB/T9489-1999氩离子激光器主要参数测试方法Measuring mathod of major parameter for argon ion lasers19908-06发布2000-01-01实施JBTr9489-1999前言本标准是对zBL4800287《氨离子激光器主要参数测试方法》的修订。修订时,对原标准作了编辑性修改,主要技术内容没有变化本标准的附录A是标准的附录。本标准的附录B是提示的附录。本标准自实施之日起,代替BL4800-87。本标准由北京光电技木研究所提出并归口。本标准起草单位:北京光电技术研究所本标准主要起草人:俞元淮。本标准于1987年4月首次发布中华人民共和国机械行业标准氩离子激光器主要参数测试方法JBT9489-1999代替ZBL800287Messuring mathod of majofor argor Hon Lasers范围本标准规定了氲离子激光器常用光电参致的测试方法。本标准适用于连续波输出的离子激光器(以下简称激光器)。2定义本标准采用下列定义。2.1给定工作电流在测量不同的参数时,由生产厂家规定的相应电流值2.2输出功率激光器在给定工作电流下输出的功率23输出功率时间稳定度在工作条件不变的情况下,输出功率随时间波动的特性(频在1H以下)为输出功率时间稳定度。用公式(1)表示Sx100式中:S,—输出功率时间稳ΔP——在测量时间范围内,激光输出功率最大恻黛值与最小量值之差在测量时间范围内,激光出功率的平均值2.4共振萇式可能存在于激光光学谐振腔内的电蓝场的本征态。每一个本正态都具有一定的振蘅率和一定的空间分布2.5纵模在垂直于光抽的横截面内,共振模式的场分布相同,而沿光轴方向形成驻波,且具有确定的由波波节数表征的纵向场分布,每一种纵向场分布形式就是一种纵摸26横模在垂直于光轴的横截面内,共振模式具有确定的场强分布,每一种分布形式就是一种横模。横模通常用TEM灬表示。其中m,n表示在两正交方向上横向杨强为零的节点数。节点数m=0,n=0即横向场强分布只有一个极大值的横模称为基横〕,通常也称为牟模:27光束半径在垂直于光束的平面内包含光束总功率规定百分数(a%)的最小孔径的半径。本标准选用u=86.5(即与1/相对应)。28光束发散角表征光束发散度的量。一般用远场发散角表示。基模激光光束以双曲线形式扩展,双曲线的两条渐近线之间的夹角为光束发散角(全角)。其计算见公式(2)国家机械工业局1999-08-06批准2000-01-01实施BAT94891998= lim 2o(z)式中:日—光束发散角,mnad;测量点到激光束束腰(激光束最小半径)处的距离,ma(x)一距离激光束束腰处的光束半径,mm2.9线偏振度光束中偏振部分的光强与总光强之比。实践中用检偏器将激光光束分解为相互垂直的两部分,并按公式(3)计算线偏振度P=…式中:P—线偏振度;P,一通过检偏器后的最大光功率P—通过检偏器后的最小光功率2.10噪声激光器输出光波的无规则涨落(10H-2MHz)。本标准用输出光强计算激光器的噪声中:N激光器的噪声,%;M—在用光强表示的噪声曲线上,激光输出光强最大测量值与最小测量值之在用光强表示的嗓声曲线上,激光输出光强的平均值2.11工作寿命数光器能保持生产方规定的工作性能的时间。本标准规定:激光器在给定工作电流下连续运转,轴出功率下降到额定功率的12时所用的时间为工作寿命。3测试条件3.1测试仪器3.1.1功率计精确度不低于±5%,并需经国家计量部门定期检定。3.12测试用仪表不低于1.5级3.13测试仪器的不确定度不低于±5%。321实验室温度15℃-35℃,相对湿度45%-75%,大气压力86kPa-106kPa3.22实验室内空气流动速度不大于0.05m/,无明显的振动、烟寡和杂散辐射的影响。323供电电源必须是稳定电源,其精度应符合产品标准的规定。324在进行测试时,激光器的冷却水和激光器的预热应符合产品标准的规定4输出功率的测试4.1测试装置测试装置如图1所示4.2测试规程4.2.1全谱线输出功率的测试a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流(见附录A)下运转井且有全诺线输出b)每隔5min测量一次输出功率,共测量30min,井取平均值。BT9491999422单谱线输出功率的测试款光器光功事计稳压电源图1输出功率测试装置示意图a)点燃激光器,预热。加置棱镜,使激光器在给定工作电流下运转并且有单谱线输出。b)每隔5min测量一次糖出功率,共测量30min,并取平均值5输出功率时间确定度的测试5.1测试装置测试装置如图2所示激光功率计激光电德压电源图2输出功率时间稳定度测试装置示意图52测试规程52.1电控全谱线功率稳定度的测试a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转,采用电控方式做全谱线输出。b)记录稳定度曲线,测量时间为30min,并取平均值。c)根据稳定度曲线,按公式(1)计算输出功率的时间稳定度S。522光控全谱线功率稳定度的测试a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转,采用光控方式做全谱线输出b)记录稳定度曲线,测量时间为30min,并取平均值c)根据稳定度曲线,按公式(1)计算输出功率的时间稳定度S523电控单谱线功率稳定度的测试8)点燃激光器,预热。加置棱镜,使激光器在给定工作电流下运转,采用电控方式做单诺线输b)记录稳定度曲线,测量时间为30mim,并取平均值。c)根据稳定度曲线,按公式(1)计算输出功率的时间稳定度S。524光控单谱线功率稳定度的测试a)点燃激光器,预热。加置棱镜,使激光器在给定工作电流下运转,采用光控方式做单谱线输b)记录稳定度曲线,测量时间为Jmin,并取平均值)根据稳定度曲线,按公式(1)计算输出功率的时间稳定度S6横模模式的测试r9489-1996.1测试原理由激光光束的横向光强分布及其光斑图样可以鉴别光束的横模模式。甚横模TEMm的光强分布为高斯分布,其光斑呈圆形。高阶横模的光强分布近似为高斯分布,光瑭则呈现各种图样。用探测器扫描法测量光强分布曲线,同时用反射镜显示光斑图样,根据曲线形状和光斑图样即可判别激光器的输出模式62测试装置拨模模式测试装置如图3所示。散光器布测定仪函数记录数光电稳压电图3横模模式测试装置示意图6.3测试规程a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转。b)使激光束正入射在光强分布测定仪的探头上,并使光强分布测定仪的探测小孔正对光斑中心,在距激光器输出窗口5m处记录光束的光强分布曲线c)根据光强分布曲线和使用反射镜观察到的光斑图样,判别是否为TEMm模。7基模光束直径的测试7.1测试装置测试装置如图3(去掉反射镜)所示7.2测试规程a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转)使激光束正入射在光强分布测定仪的探头上,井使光强分布测定仪的探测小孔正对光斑中心在距激光器输出窗口5cm处记录光束的光强分布曲线。c)在光强分布曲线上找出光斑中心最大光强厶处的横坐标x,再找出光强下降到13.5%处的横坐标X,则基模光束直径为加m=21x-X"l(mm)8基模发散角的测试8.1测试原理如果a。为光腰处的光束半径(mm),A为激光波长(m),选取>(7rad/A),在距离激光器输出窗口z处测得光束半径为a(x),则其远场发散角可以表示为(见附录B):2a(x)式中:9—基模远场发散角,mnad;一激光器输出窗口至测量点的距离,ma(x)一在距离z处的光斑半径,mm82测试装置测试装置如图3(去掉反射镜)所示。B9489-19998.3测试规程a)类似于72在距离激光器输出窗口3>(7rad/)(m)处测量光强分布曲线。)在光强分布曲线上找出光斑中心最大光强l处的横坐标X,再找出光强下降到135%处的横坐标X,求出z处的光蔬半径a(x)=1X-X1(mm)c)根据公式(5)计算基模远场发散角9线偏振度的测试9,1测试装置测试装置如图4所示。→{激光功率计检偏器重光电压电源图4线偏振度测试装置示意图试规程a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转。b)使激光光束垂直入射到检偏器和激光功率计的探头上。c)使检偏器旋转,测量激光光束通过检偏器的最大光强P,和最小光强P,d)按公式(3)计算线偏振度。10噪声的测试10.1测试装置燥声测试装置如图5所示。图中探测器选用宽带光电二极管,示波器频率范围为2MHx-5MHz[:示族光电罩稳压电源图5噪声测试装置示意图102测试规程a)点燃激光器,预热。使激光器在给定工作电流下运转。b)使激光光束垂直入射到衰减片和光电探测器的探头上。)用示波器观察噪声曲线,根据曲线找出M和平均值,按公式(4)计算噪声。11工作寿命试验11.1试验装置工作寿命这验装置如图1所示,并在光毛跟安装图时器11.2试验规程a)在给定工作电流下使激光器运转并随时监测激光器的输出功率。b)在产品标准允许的工作电流范围内,当输出功率下降到额定功率的50%时,计时器的读数即为激光器的工作寿命。BTr989-1999附录A(标准的附录)关于给定工作电流的说明A1给定工作电流是指测量不同的参数时由激光器生产厂家在产品标准中规定的相应电流值A2给定工作电流的测试A21测试装置给定工作电流的测试装置如图A1所示。分流器可选用型号为E3,7mV的分流器光器激光功率计电压表激光电源压Et图A1给定工作电流测试装置示意图A22测试规程a)按图A1连接好电路与光路。b)点燃激光器,预热。调节激光电源,使激光器正常运转c)若分流器的电阻值为R(a),数字电压表测得分流器两端的电压为U(V),则可计算出工作时流I=U/R(A)录B(提示的附录)关于基模远场发散角的说明根据定义,基模激光光束远场发散角可以表示为:6(=2m(B!)式中:6(z)光束发散角,mnad:一测量点到激光束束腰激光束最小半径)处的距离,ma()一距离激光束束腰z处的光束半径,m。根据激光原理,距离激光束束腰z处的光束半径可以表示为2(2)=a(B2)式中:A—激光波长,mmn将公式(B2)代人公式(B1),得到]令口,则公式(B3)变为:46(x)=;a由公式(B3)和公式(B4),可得到为了得到较好的近似,要求{5(2≥9%代人公式(B5),求解:,得到1(2