JB/T 9490-1999 二氧化碳激光器 主要参数测试方法

免费标准下载网(w.freebz.net)I0S 31.260L51.JB中华人民共和国机械行业标准JB/T 9490- -1999二氧化碳激光器主要参数测试方法Measuring mathod of major parameter for CO2 lasers1999- 08- 06发布2000- 01- 01实施免费标准下载网(w.freebz.net)JB/T 9490- -1999前言本标准是对ZB Y 3-85《二氧化碳徽光器主要参数测试方法>的售订。修订时，对原标准作了编辑性修改，主要技术内容没有变化。本标准自实施之日起，代替zB Y 331-85。本标准由北京光电技术研究所提出并归口。本标准起草单位:北京光电技术研究所。本标准主要起草人:李嘉伦。本标准于1985年12月首次发布。免费标准下载网(w.freebz.net)中华人民共和国机械行业标准二氧化碳激光器JB/T 9490- -1999主要参数测试方法代昝zB ? 31--85Measuring mathod of magjor pan umeter for CO2 lasers1范围本标准规定了二氧化碳激光器(以下简称激光器)常用光电参数的测试方法。本标准适用于连续工作的封离型二氧化碳徽光器。2定义本标准采用下列定义。2.1起辉电压使激光管内工作气体击穿,产生辉光放电的瞬时电压称为激光器的起辉电压。2.2最佳工作电流使激光器的输出达到最大时的工作电流值称为激光器的最佳工作电流。2.3工作电压激光管在给定工作电流下稳定工作时的管压降称为徽光器的工作电压。2.4电光转换效率激光输出功率与输入给激光放电管的电功率的百分比称为敷光器的电光转换效率，用η表示:力=(fO) x 100% ................... (1)式中: 7电光转换效率;激光输出功率，w ;:I一给定工作电流,A;工作电压，V。2.5输出功率激光器在给定工作电流下的输出。2.6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(频率在1Hz以下)为输出功率时间稳定度。用公式(1)表示:s,=土AP. (2S 2P式中: s,--输出功率时间稳定度;AP一-在测时间范围内，激光输出功率最大测量值与最小测量值之差;p- +在测量时间范園内，激光输出功率的平均值。2.7共振模式可能存在于激光光学谐振腔内的电磁场的本征态。每一个本征态都具有一定的振荡频率和一定的国家机械工业局1999- 08 - 06批准2000-01- 01实施免费标准下载网(w.freebz.net)JB/T 9490- -1999空间分布。2.8纵模在垂直于光轴的横截面内,共振模式的场分布相同，而沿光轴方向形成驻放，且具有确定的由驻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模，驻波波节数即为纵模数。2.9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機模。横模通常用TEM_表示。其中m,n表示在两正交方向上横向场强为零的节点数。节点敷m=0, n=0即横向.场强分布只有一一个极大值的樸模称为基[横]模，通常也称为单模。2.10光東半径在垂直于光束的平面内包含光束总功率规定百分数(u%)的最小孔径的半径。本标准选用u=86.5 (即对应于1/e)。2.11光束发散角表征光東发散度的量。一般用远场发散角表示。基模激光光束以双曲线形式扩展，双曲线的两条斷近线之间的夹角为光柬发散角(全角)。其计算见公式(3):θ= limm2do (2)dz式中:θ -一光東发散角,mnd;测量点到激光柬束腰(激光束最小半径)处的距离,m;a(z)-距离激光柬束腰 :处的光柬半径,mm。2.12工作寿命激光器在给定工作电流下连续运转,输出功率下降到额定功率的70%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%。井需经国家计部门定期检定。3.1.2测试用仪表不低于1.5级。3.1.3测试仪器的不确定度不低于士5%。3.2测试环境3.2.1实验室温度15C~ 359,相对湿度45% ~ 75%，大气压力86kPa ~ 106kPao3.2.2实验室内空气流动速度不大于0.05m/s,无明显的振动、烟雾和杂散辐射的影响。3.2.3供电电源必须是稳定电源， 其精度不低于0.5%。3.2.4在进行测试时， 应按产品标准的规定对激光器进行预热并采用恒压冷却水冷却。4起辉电压的测试4.1测试装置测试装置如图1 所示。4.2 i测试规程a) 按图1连接好电路与光路。b)_接通并缓慢地调节激光电源， 使其输出电压平稳地上升,直至徽光管工作气体击穿,产生辉光放电。从高压电压表读取击穿瞬间的电压值(kV)，即为起辉电压值。免费标准下载网(w.freebz.net)JB/T 9490-1999徽光管康光功率计直集电览表高压电压表徽光电颦稳压电源图1起辉电压测试装置示意图5最佳工作电流的测试5.1 测试装置测试装置如图1所示。5.2测试规程a)按图1 连接好电路与光路。点燃激光器，预热。b)调节激光电源输出的工作电流，使黴光输出功率达到最大值。此时，直流电流表显示的數值即为最佳工作电流值(mA)。6工作电压的测试6.1测试装置6.2测试规程a) 按图1连接好电路与光路。点燃激光器，预热。b)调节激光电源， 使其输出给定工作电流。此时，高压电压表显示的数值即为工作电压(kV)。7电光转换效率的测试7.1测试装置测试装量如图1所示。7.2测试规程b)调节激光电源， 使数光器在给定工作电流1下运转。c)测量教光器的输 出功率P,同时记录高压电压表显示的数值U。d)根据公式(1)求出 电光转换效率》。8输出功率的测试8.1测试装量测试装髦如图2所示。免费标准下载网w.febz.net)JB/T 9490 -1999量光管激光功率计崇光电氰雅压电源图2输出功率测试装置示意图8.2测试规程a)按图2连接好电路与光路。点燃激光器,预热。b)调节激光电源， 使数光器在给定工作电流下运转。c)每隔3min 测量- .次激光器的输出功率,共测量10次，取平均值。9输出功率时间稳定度的测试9.1测试装置测试装置t如图3所示。教光管光电探测器函数记录仪激光电器巍压电源图3输出功率时间稳定度测试装置示意图9.2测试规程a)按图 3连接好电路与光路。点燃激光器，预热。b)调节登光电源， 使徽光器在给定工作电流下运转,同时开启函数记录仪，记录输出功率随时间变化的曲线。c) 每6nin取一个输出功率值，共取16个数值，计算出平均值P。d)在记录的曲线中，找出测量时间范国内激光器输出功事的最大值和最小值,求出OP。e)根据公式(3)求 出输出功率时间稳定度S,。9.3若光电探测器 响应时间大于ls, 或不能全光斑接收缴光输出，则在光电探测器前可使用积分球衰减器。10横模模式的测试10.1测试原理由激光光東的横向光强分布及其光斑图样可以鉴别光来的横模模式。基横模TEM o0的光强分布为高撕分布，其光斑呈圆形。高阶横模的光强分布为厄米-高斯分布(轴对称腔)或者拉盖尔-高斯分布(柱对称腔)，光斑呈现各种图样。用探测器扫描法测量光强分布曲线，同时用热敏纸显示光斑图样，根据曲线形状和光斑图样即可判别激光器的输出模式。免费标准下载网(w.freebz.net)JB/T 9490- -1999对于输出功率较大的激光器可采用烧蚀法显示光斑图样。10.2测试装置10.2.1探测器扫描法测试装置如图4所示。激光管| 光强分布测定仪一函数记录仅激光电巢靠压电源图4探侧器扫描法模式侧试装置示意图10.2.2热敏纸显示法测试装置如图5所示。戴光管+嫩光电源稳压电票机械快门显示屏图5热敏纸显示法模式测试装置示意图10.3测试规程10.3.1探测器扫捕法a)按图4连接好电路与光路。点燃教光器，预热。b) 调节激光电源,使激光器在给定工作电流下运转;调节徽光光柬使其垂直人射于光强分布测定仪;调节扫描器使探测器的小孔位于光斑中心。启动测定仪与函数记录仪进行测量。10.3.2热敏纸显示法a)将热敏纸固定在显示屏上,调节激光光柬垂直入射到热敏纸上。根据激光输出功率的大小选择快门速度进行曝光。10.3.3两种方法交替进行。 根据光强分布曲线和光斑图样判别横模模式。11 发散角的测试11.1基模发散角的测试11.1.1测试原理如果wo为光腰处的光東半径, λ为激光波长，选取z> (7xon2/2),在距离激光器输出窗口z处测得光柬半径为w(z)，则其远场发散角可以表示为:θ_20(3)式中:θ-基模远场发散角 , mad;. 漱光器输出窗口至测点的距离，m;w(z)- - 在距离x处的光斑半径, m。免费标准下载网(w.freebz.net)JB/T 9490 1999歡光赞微光功事计断水停电保护装置蒙光电翠糖压电熏计时器图7寿命试验装示意图12.2测试规程a) 按圈7连接好电路与光路。点燃漱光器,预热。b)使激光器在给定工作电流 下运转,启动计时器开始累积计时,同时监测激光器的输出功率。c)当输出功率下降到其额定功率的 70%时，可以调节工作电流，使输出功率达到最大值,激光器继续运转，计时器连续计时。d)若反复调节工作电流， 仍不能使输出功率达到其额定功率的70%时，则认为工作寿命终止。此时，计时器记录的时间即为激光器的工作寿命。