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《激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光光學(xué)元件吸收分布測(cè)量》征求意見

2023-06-01 10:16:49 來源：儀表網(wǎng) 閱讀量：10125

　　近日，由電子科技大學(xué) 、中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、中國(guó)兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所等單位起草， TC103(全國(guó)光學(xué)和光子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))歸口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光光學(xué)元件吸收分布測(cè)量光熱成像法》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見，截止時(shí)間2023年7月29日。

　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在光學(xué)元件吸收損耗的測(cè)量方法方面，在2003年出版頒布了 ISO 11551《光學(xué)和光子學(xué) 激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光光學(xué)元件吸收測(cè)試方法》并于 2019 年修訂，規(guī)定了基于激光量熱技術(shù)的光學(xué)元件吸收測(cè)量方法，即通過采用高靈敏溫度傳感器直接接觸測(cè)量被測(cè)光學(xué)元件在激光照射下的溫升過程確定吸收損耗值。其優(yōu)點(diǎn)是方法相對(duì)簡(jiǎn)單、標(biāo)定過程相對(duì)容易、測(cè)量結(jié)果有較高的可靠性。但其也存在測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、無空間分辨測(cè)量能力、被測(cè)樣品尺寸和形狀受限等缺點(diǎn)。因此，激光量熱法僅適用于小口徑測(cè)試片(陪鍍片)的吸收測(cè)量，無法用于大口徑激光光學(xué)元件的吸收損耗測(cè)量，也無法實(shí)現(xiàn)激光光學(xué)元件吸收分布的掃描成像。

　　本文件按照 GB/T 1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。

　　本文件修改采用 ISO 23701-2023《光學(xué)和光子學(xué) 激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光光學(xué)元件光熱吸收測(cè)量和成像技術(shù)》。本標(biāo)準(zhǔn)與 ISO 23701-2023 相比做了下列編輯性修改：

　　——修改了標(biāo)準(zhǔn)題目，以強(qiáng)調(diào)光熱測(cè)量方法的吸收分布成像能力，并將“技術(shù)”修改為“方法”。

　　——刪除了 ISO 23701-2023 的前言部分，根據(jù) GB/T 1.1-2020 和 GB/T 20000.2-2009對(duì)前言進(jìn)行了重新編寫，以符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范；

　　——刪除了 ISO 23701-2023 的引言部分(Introduction)。該引言主要介紹了現(xiàn)有基于激光量熱的激光光學(xué)元件吸收測(cè)量方法國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11551)的局限性和制定本標(biāo)準(zhǔn)的必要性，并扼要介紹了基于光熱技術(shù)的吸收測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)，屬解釋性、資料性信息，而非本標(biāo)準(zhǔn)的必須內(nèi)容；

　　——刪除了 ISO 23701-2023 中 6.4 節(jié)附錄 B 的引用。附錄 B 給出的是表面吸收與體吸收的分離，并沒有直接給出三維吸收分布掃描測(cè)量中深度方向測(cè)量時(shí)的標(biāo)定程序。

　　——中英文表達(dá)方式有很大不同。如果完全等同翻譯，會(huì)影響讀者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的閱讀理解，不利于標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用。編制組在不改變 ISO 標(biāo)準(zhǔn)原文技術(shù)內(nèi)容的前提下，按照中文表達(dá)習(xí)慣進(jìn)行了修改；

　　——中英文標(biāo)準(zhǔn)的編制規(guī)則不同，編制組在不改變 ISO 標(biāo)準(zhǔn)原文技術(shù)內(nèi)容的前提下，按 GB/T 1.1-2020 的相關(guān)規(guī)定對(duì)本部分的格式進(jìn)行了編輯性修改。

　　本文件與 ISO 23701-2023 的技術(shù)性差異及其原因如下：

　　——用規(guī)范性引用文件代替了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)我國(guó)的技術(shù)條件，具體調(diào)整如下：

　　? 用等效采標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3102.6-1993 代替 ISO 80000-7

　　? 用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 GB/T 15313-2008 代替了 IS0 11145 ;

　　? 用等同采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 25915.1-2021 代替了 ISO 14644-l ；

　　本文件規(guī)定了激光光學(xué)元件的吸收測(cè)量和高空間分辨二維/三維掃描吸收分布成像測(cè)量的測(cè)試要求、測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試程序、數(shù)據(jù)采集和處理方法以及吸收率標(biāo)定方法。

　　本文件適用于光學(xué)激光元件二維/三維吸收分布成像測(cè)量，即測(cè)量吸收與位置的函數(shù)，可用于高功率/高能激光系統(tǒng)中的大口徑光學(xué)元件的吸收缺陷/吸收分布檢測(cè)。

　　測(cè)量原理：

　　基于光熱效應(yīng)，光熱技術(shù)對(duì)激光光學(xué)元件的弱吸收測(cè)量具有很高的靈敏度。在一個(gè)典型光熱實(shí)驗(yàn)中，一束泵浦光用于輻照待測(cè)樣品的表面，由于光吸收，樣品內(nèi)部產(chǎn)生熱量，從而形成了一定的溫度分布。對(duì)激光光學(xué)元件來說，樣品由于熱膨脹將會(huì)產(chǎn)生表面形變，而溫度的梯度分布也會(huì)導(dǎo)致光學(xué)元件的折射率隨溫度分布產(chǎn)生梯度變化。結(jié)合光熱技術(shù)，再利用另一束探測(cè)激光光束來檢測(cè)被測(cè)樣品表面形變或者折射率梯度變化，就可以對(duì)樣品的吸收率(吸收)進(jìn)行測(cè)量。通過對(duì)光熱信號(hào)幅值標(biāo)定就可以得到被測(cè)樣品的絕對(duì)吸收值(吸收率)；通過測(cè)量樣品不同位置的吸收/吸收率，就可以得到整個(gè)樣品的吸收/吸收率的分布結(jié)果。

　　光熱透鏡(或熱透鏡 TL)和光熱偏轉(zhuǎn)(PTD)都可以用于激光光學(xué)元件吸收測(cè)量及吸收分布掃描測(cè)量，因?yàn)楣鉄嵝盘?hào)的幅值與激光光學(xué)元件的吸收/吸收率成線性比例關(guān)系,基于反射探測(cè)光束和透射探測(cè)光束的光熱構(gòu)型都可以用于激光光學(xué)元件的吸收測(cè)量和吸收分布成像。

　　測(cè)試環(huán)境：

　　測(cè)試地點(diǎn)應(yīng)該潔凈無塵、空氣相對(duì)濕度介于 40%至 60%之間?？諝庵袣堄嗷覊m粒子個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足 GB/T 25915.1-2021 中規(guī)定的 7 級(jí)凈化間標(biāo)準(zhǔn)。

　　數(shù)據(jù)采集與處理：

　　在被測(cè)樣品的每一個(gè)位置，通過鎖相放大器在一段時(shí)間內(nèi)多次測(cè)量光熱信號(hào)的幅值和相位取平均值并記錄下來。光熱測(cè)量可以在幾個(gè)不同樣品位置重復(fù)測(cè)量，報(bào)告給出的吸收/吸收率的值是不同位置測(cè)量結(jié)果的平均值。在進(jìn)行吸收掃描成像測(cè)量時(shí)，通過掃描平移臺(tái)控制樣品移動(dòng)，這樣就可以測(cè)量被測(cè)樣品在不同位置處光熱信號(hào)的幅值和相位，選取一定的掃描步長(zhǎng)和掃描范圍，就可以得到該區(qū)域的光熱信號(hào)幅值的分布圖，也就代表了該區(qū)域的吸收分布，同時(shí)也可以獲得光熱相位的分布圖，有利于表征被測(cè)樣品的熱物理性質(zhì)。

　　更多詳情請(qǐng)見附件

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