GB/T 18151-2008 激光防护屏

ICS31．260

N33

a雷

中华人民共和国国家标准

181560825-4：2006

GB／T1--2008／IEC

18151--2000

代替GB

激光防护屏

Laser

guards

oflaserPart

(IEC4：Laser

60825—4：2006，Safetyproductsguards，IDT)

2008-12-15发布2009—10-01实施

宰瞀鹳紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅19

60825-4：2006

GB／T18151--2008／IEC

目次

前言………………一

引言………·………·

1范围…………··…·····……·…·…·…·……··………………··

2规范性引用文件……·………··

3术语和定义………………·…一

4激光加工机用防护屏………………·………一ⅢⅣ，●●0

4．1设计要求………··……·…………··…·…·…………·……·0

4．2性能要求……………………0

4．3认证要求……………………·o

4．4用户须知………·………·……···…·…····…0

5专用激光防护屏………………一0

5．1设计要求……………·………0

5．2性能要求……·………·……·一4

5．3规格要求…………………·…4

5．4检测要求……………………·4

5．5标牌要求……………………·4

5．6用户须知……………………·0

附录A(资料性附录)关于激光防护屏设计和选择的一般导则0

附录B(资料性附录)可预计辐照限(FEL)的评估……·…···

附录C(资料性附录)术语定义的详释………一

附录D(资料性附录)专用激光防护屏试验…一

附录E(资料性附录)激光防护屏放置和安装导则………·····

附录F(资料性附录)评价激光防护屏适用性导则……………

参考文献……··…·……····………·········…·…··………………·8”¨"弘拍

图B．1漫反射计算……···…··…··-一0

图＆2镜反射计算…0

图B．3可预见缺陷状态的几个例子0

图B．4一个临时性的防护屏在工作状态下出现激光束漂移的4个例子m

图B．5机器重复运转期间激光防护屏受辐照的图示说明……………·u

图B．6评估辐照持续时问的2个例子……………·…··…·······

图R7对一种没有安全监控装置的机器受辐照持续时间的评估

图C．1一台激光加工机防护屏的图示说明u挖n

图C．2主动式激光防护屏参数的图示说明

图D．1检验配置简图……·M¨

图F．1用连续型CO。激光对1mm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈现的

抗损伤能力………···……………·……………踮

图F．2S后呈现的

用连续型CO：激光对1mm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100

抗损伤能力…··………………·……·………………····……一踮

S后呈现的

图F．3用连续型CO：激光对2mm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10

●

60825—4：2006

GB／T18151--2008／IEC

抗损伤能力·………………···…··36

图F．4用连续型CO。激光对2iilm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100s后呈现的

抗损伤能力……………·………………………··36

图F．5用连续型COz激光对3mm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10s后呈现的

抗损伤能力………………………37

图F．6用连续型COz激光对3mill厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100s后呈现的

抗损伤能力·…………·………·…37

图F．7用连续型CO。激光对2mm厚的铝板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈现的抗损

伤能力……………·…··…···……·…………···………………～38

图F．8用连续型CO：激光对2mm厚的铝板做损伤实验以散焦激光束辐照100s后呈现的抗损

伤能力……………38

图F．9用连续型COz激光对1rflIn厚的不锈钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈现的

抗损伤能力…………………·…………………··39

图F．10用连续型CO：激光对1mlTl厚的不锈钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100S后呈现的

抗损伤能力………………·…………···……·……···…………·39

图F．11用连续型CO。激光对6mm厚的聚碳酸酯板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈现

的抗损伤能力……………………40

s后呈

图F．12用连续型c02激光对6mm厚的聚碳酸酯板做损伤实验以散焦激光束辐照100

现的抗损伤能力··………··…………···………-40

图F．13用连续型Nd：YAG激光对1inm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈

现的抗损伤能力………………·…………·……·41

s后

图F．14用连续型Nd：YAG激光对1lnIn厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100

呈现的抗损伤能力………·…·…·…-…………………·………·41

s后呈

图F．15用连续型Nd：YAG激光对2itlin厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10

现的抗损伤能力…………………42

图F．16用连续型Nd：YAG激光对2lnm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100S后

呈现的抗损伤能力·……………·………………·42

s后呈

图F．17用连续型Nd：YAG激光对3mm厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10

现的抗损伤能力…………···……………···……43

图F．18用连续型Nd：YAG激光对3inIil厚的镀锌钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100s后

呈现的抗损伤能力…·………·……………·……43

图F．19用连续型Nd：YAG激光对2mm厚的铝板做损伤实验以散焦激光束辐照10s后呈现的

抗损伤能力…·…………····…………·………···44

s后呈现

图F．20用连续型bid：YAG激光对2mm厚的铝板做损伤实验以散焦激光束辐照100

的抗损伤能力………………··………·…………44

图F．21用连续型Nd：YAG激光对1itlm厚的不锈钢板做损伤实验以散焦激光束辐照10S后呈

现的抗损伤能力………·………………一……···45

图F．22用连续型Nd：YAG激光对lInln厚的不锈钢板做损伤实验以散焦激光束辐照100s后

呈现的抗损伤能力···-……··……·……………--45

表D．1激光防护屏的等级15

表F．1ALARP的应用·26

Ⅱ

60825—4：2006

GB／T18151--2008／IEC

前言

60825—4：2006《激光产品安全——第4部分：激光防护屏》

本标准等同采用国际电工委员会IEC

仅有编辑性修改。

本标准是对GB18151—2000的修订。

本标准与GB18151--2000相比，主要变化如下：

——由强制性标准改为推荐性标准；

——正文由3章增加到5章；

——附录由3个增加到6个；

——图示由9个增加到32个；

——增加了2个表格；

——取消了IEC前言；

7247．1中；

——删除了1．3．18，因为该条款已包含在GB

——纠正了一个错误：C．1FEL和PEL的区别：“最大值”应为“最小值”；

——修正了D．2中两处不适当措辞：

·激光束垂直照射样品表面，“垂直”改为“近似垂直”；

·样品受激光照射产生温度，“温度”改为“温升”。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E和附录F为资料性附录。

本标准由国家安全生产监督管理总局提出。

本标准由全国安全生产标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：中国计量科学研究院。

本标准主要起草人：吕正、马冲。

本标准于2000年7月首次发布。

Ⅲ

60825—4．2006

GB／T18151--2008／IEC

引言

在低量值的辐照度或辐亮度照射下，为了屏蔽激光辐射而对防护屏的材料和厚度的选择主要取决

于所需的光学衰减量。然而，在高量值的辐照度或辐亮度照射下，还要考虑激光辐射对消蚀防护屏材料

的效果——典型的现象有熔融、氧化或烧蚀，此过程可导致激光辐射穿透原先不能透过的材料。

GB

7247．1给出了激光防护屏的一般指导，包括人员通道、连锁装置和标签、大功率激光的保护罩等。

本标准仅涉及激光辐射的防护，而没有涉及材料加工期间二次辐射可能引起的危害。

根据本标准，激光防护屏同样能够防护眼睛免遭损伤，对这一功能的详细要求应参照其他相关标准。

在使用术语“辐照度”的地方，同样含有“辐射照射”的意思。

Ⅳ

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GB／T18151--2008／IEC

激光防护屏

1范围

本标准详细说明了永久和临时(例如维修时)用来围封激光加工机工作区域的激光防护屏以及专用

激光防护屏的要求。

本标准适用于包括目视透明屏及视窗、平板、激光帘和壁在内的一个防护屏的全部组件。对光路组

7247．1中。

件、快门和不完全围封加工区的激光产品防护罩的要求包含在GB

本标准还指出了：

a)如何评估和规范激光防护屏的防护性质；

b)如何选择激光防护屏。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

IEC

GB7247．160825—1：1993)

2001激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南(idt

ISO12100-1：

GB／T15706．1—2007机械安全基本概念与设计通则第1部分：基本术语和方法(idt

2003)

ISO

15706．21210()_2：2003)

GB／T2007机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则(idt

ISO

11553-1：2005机械安全——激光加工机械——安全性要求

3术语和定义

GB7247．1

2001确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3．1

time

主动式防护屏的防护时间activeguardprotection

在主动式激光防护屏前表面一给定激光照射下，在其后表面达到超过1类AEL激光辐射时，主动

式防护屏发出终止信号的最短时间。

3．2

termination

主动式防护屏终止信号activeguardsignal

主动式防护屏在前表面受到过量激光照射时所发出的旨在自动终止激光辐射的信号。

3．3

laser

主动式激光防护屏activeguard

作为安全控制系统的一个部分的激光防护屏。当其前表面受到超过1类AEL的激光辐射时，可产

生一个信号来终止激光辐射。

3．4

可预计照射限foreseeableexposurelimit；FEL

在可预料的故障条件下估算的，在维修检查期内激光防护屏前表面所能受到的最大激光照射量。

3．5

surface

前表面front

激光防护屏曝露于激光辐射的表面。

60825-412006

GB／T18151--2008／IEC

3．6

激光防护屏laser

guard

通过防止其后表面可能接触超过1类可达发射极限(AEL)的激光辐射来限制危险区范围的实物

挡屏。

3．7

激光加工机lasermachine

processing

采用激光对材料进行加工的机器。

3．8

terminationtime

激光终止时间laser

主动式防护屏发出终止信号到激光停止发射所占有的最长时间。

注：激光终止时间与主动式激光防护屏的响应时间无关，而与激光加工机，特别是激光安全快门的响应时间有关。

3．9

维修检查间隔时间maintenanceinterval

inspection

激光防护屏相继两次安全维修检查间隔的时间。

3．10

laser

被动激光防护屏passiveguard

仅依靠其本身物理性质工作的激光挡屏。

3．11

zone

加工区process

激光束与被加工材料相互作用的区域。

3．12

laser

专用激光防护屏proprietaryguard

制造商提供的具有特定防护照射限的被动式或主动式激光防护屏。

3．13

limit；PEL

防护照射限protectiveexposure

在激光防护屏后表面可接触到的激光辐射不超过1类AEL的条件下，其前表面所允许的最大激光

辐照量。

注1：实际上，可能存在多于一次的激光最大辐照量。

注2：不同PEL可指定用于激光防护屏的不同部位，如果这些部位明显可辨的话(例如，激光防护屏上的观察窗口)。

3．14

surface

后表面rear

激光防护屏的背离相关激光束且通常允许使用人员接触的表面。

3．15

foreseeable

可预料的事件(或条件)reasonably

可能发生和不能漠视其发生的事件(或条件)。

3．16

maintenance

安全维修检查safetyinspection

按制造商提供的说明书进行的记录在案的检查。

3．17

laser

临时激光防护屏temporaryguard

在激光加工机的某些操作运行中，限制危险区范围的替代或补充的主动式或被动式激光防护屏。

4激光加工机用防护屏

本章规定了激光加工机制造商提出的对激光防护屏的要求。

2

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GB／T18151--2008／IEC

4．1设计要求

激光防护屏应满足GB／T15706．2—2007关于防护屏的一般要求。此外，应符合下列特定要求。

4．1．1一般要求

激光防护屏在其预定位置，曝露于FEL以下的激光辐射时，处于防护屏后表面及其以外区域，应当

不致发生各种有关危害。

注1：有关危害的例子包括：高温、泄放有毒材料、着火、爆炸、静电。

注2：见附录B中对FEL的估算。

4．1．2激光防护屏的消耗部分

为了替换激光防护屏易受激光辐射损害的部分，应当提供备份。

注：例如更换受损害部件或更换整张屏。

4．2性能要求

4．2．1通则

激光防护屏在维修检查期间，当其前表面曝露于FEL激光辐射时，均应防止透过其后表面的激光

h。

辐射超过1类AEL。对于自动激光加工机来讲，维修检查间隔时间应不超过8

上述要求在激光防护屏所指定的工作条件下和预期工作期限内均应满足。

注1：上述要求包括减少激光辐射的透射和降低激光引发的损伤两个方面。

注2：由于老化、紫外辐射照射、某些气体、温度、湿度和其他环境条件，某些材料可能丧失其防护性质。此外，在高

强度激光照射下，即使该处没有可见性损伤(比如可逆的漂白效应)，某些材料也会透射激光辐射。

4．2．2主动式激光防护屏

a)在可预计照射限(FEL)下，主动式防护屏的防护时间应超过激光辐射的终止时间。

b)主动式防护屏发出一个终止信号即看得见或听得到的警告后激光将停止发射。在激光发射

重新开始以前需要进行手动复位。

注：见附录c中c．2，对术语的详释。

4．3认证要求

当激光加工机的制造商选择制造激光防护屏时，制造商应当认证该防护屏遵守4．1的设计要求，并

满足4．2给出的性能要求。

注：关于激光防护屏设计和选择的导则见附录A。

4．3．1性能认证

4．3．1．1对整个激光防护屏或其结构材料的合适样品，应当在所核验的每个FEL下进行检测。

注1：综合各种激光和防护屏材料的FEL分类表以及适用的检测步骤，将作为本标准今后修正件中的资料以附录

形式发布。

注2：关于FEL的估算见附录B。

4．3．1．2对于检测目的来说，FEL照射应当达到：

a)通过计算或测量辐照量，进而复现指定的辐照条件；

b)如果没有量化的FEL，可创造机器工作时需要的条件，并在此条件下产生FEL。

激光防护屏或样品应该达到常规检查的要求并满足防护屏维修期内所允许的前表面的物理条件，

以免发生激光防护屏的激光防护性能大幅度降低(例如破裂、划伤和表面污染)(见4．4．2)。

4．4用户须知

4．4．1制造商应当给用户提供文件，详述防护屏的检查和测试方法、清洁、更换或修理损伤件，以及使

用限制，并说明维修检查的间隔时间。

4．4．2制造商应当提供文件指出，当主动式防护屏的安全控制系统产生任何一个动作后，在重新复位

安全控制系统前，应调查引发安全控制系统动作的原因，检查造成损伤的原因，及采取必要的补救措施。

5专用激光防护屏

本章列出了对专用激光防护屏的制造商所应满足的要求。

3

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18151--2008／IEC

GB／T

5．1设计要求

专用激光防护屏按用户须知(见5．6)的规定使用，当其曝露于FEL以下的激光辐射时，在防护屏

后表面不产生各种伴生的危害。

5．2性能要求

当其前表面承受规定的PEL照射时，渗透到激光防护屏后表面的激光辐射应不超过1类AEL。

此要求适用于主动式防护屏工作的整个时期。

在正常的工作条件下，防护屏应满足此要求直至到达其工作期限。

5．3规格要求

PEL的全部规格应当包括以下内容：

a)在规定照射面积的上限下，激光防护屏前表面上的辐照度或曝辐量(分别以w／m2或J／m2为

单位)的大小及其随时问的变化；

b)在上述条件下，总辐照的持续时间；

c)该PEL所应用的波长}

d)激光辐射的入射角和偏振性(如果相关的话)；

e)辐照面积的最小尺寸(例如，若主动式激光防护屏用分立传感元件，则直径小的激光束可能通

过无探测器的防护屏)；

f)主动式激光防护屏的保护时间。

注l：术语详释见附录B，1。

注2：一般都说一个范围或一组值，而不是一个值。

注3：合适的图形表示(例如，其他参数不变条件下的辐照度与持续时间的关系)。

5．4检测要求

5．4．1概述

应当对整个激光防护屏或其合适样品进行检测。但不管用哪一种方式检测，激光防护屏或样品都

应当复现或超过前表面所允许的最坏的物理条件，包括表面反射率下降和出现日常维修说明书范围内

所允许的损伤(见5．6)。

前表面检测时的辐照应当按规定使用PEL，对用样品检测的情况下，应当按后面5．4．2的规定。

当前表面处于PEL照射条件时，在激光防护屏后表面测得的激光辐射不应超过1类AEL(检测应

7247．1

按GB2001中第8章的规定)。这一要求适用于PEL规定的辐照持续时间或规定的主动式防

护屏的防护时间，防护时间应从一个主动式防护屏终止信号发出之时计算。

注：在所用材料对激光波长呈现不透明(例如金属)的情况下，透过后表面的辐射将仅是1类AEL。在这种情况下，

从零到迅速超过l类AEL的透射时闯将加快，所以不需要灵敏的辐射探攫i器。

5．4．2样品检测

防护屏样品的检测应按照附录D指明的步骤和方法辐照防护屏材料的前表面。

5．5标牌要求

5．5．1所有标牌都要放在防护屏的后表面。

5．5．2若防护屏对摆放的位置敏感时，则防护屏后表面应做明晰可辨的标记。

5．5．3如果仅是防护屏的部分前表面为激光防护屏，则这部分面积应当使用醒目的彩色轮廓和文字，

以便于识别激光防护屏的外部边界。

5．5．4标牌上应当说明全部PEL规格。

5．5．5根据ISO11553—1：2005，制造商应当根据本标准的要求提供厂名、制造时间和地点。

5．6用户须知

除了5．3所列规格外，专用激光防护屏的制造商还应给用户提供以下资料：

a)激光防护屏的使用说明书；

4

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GB／T18151--2008／IEC

b)激光防护屏安放和连接的方式；

c)激光防护屏的安装资料——对于主动式激光防护屏，应包括防护屏的接口和电源要求；

d)维修要求，包括检查细节和检测步骤、清洁、损坏件的替换或修理；

e)主动式防护屏安全控制系统发出任何一个动作后，在重新复位控制系统前必须调查引发安全

控制系统产生动作的原因，检查造成损伤的原因，并采取必要的补救措施；

f)5．5的标牌及其位置，如果仅是防护屏的部分前表面是激光防护屏，则这一面积应当标识清楚

以便区别；

g)遵守本标准列出的使用和检测要求。

60825—4：2006

18151--2008／IEC

GB／T

附录A

(资料性附录)

关于激光防护屏设计和选择的一般导则

A．1激光防护屏的设计

A．1．1被动式激光防护屏

被动式激光防护屏示例如下：

a)基于热传导原理的金属嵌板，若要增强其性能可通过强制风冷或水冷，以便在可预料的故障发

生时，使表面湿度保持在其熔点以下。

b)在激光波长下不透射的透明片，它在激光加工机正常工作情况下可承受弱激光照射而不受影响。

A．1．2主动式激光防护屏

主动式激光防护屏示例如下：

a)嵌有多个分立的热传感器以探测过热的防护屏。

注：热传感器之间的问隔应当根据激光柬漂移的最小尺寸而定。

b)密封嵌板内装有增压的液体或气体介质和压力传感器件的激光防护屏，该压力传感器件能探

测防护屏前表面出现孔缝后的压力下降。

A．1．3危险指示(被动式防护屏)

如果可能的话，应当在激光防护屏曝露于激光辐射时给出可见指示(例如在激光防护屏正反两面均

涂一层合适的漆)。

A．1．4电源(主动式防护屏)

如果主动式防护屏为实现本身的功能需要电源，则电源应与激光联锁，以便使激光器不能在无电源

对工作。

A．2激光防护屏的选择

简便的选择过程如下：

a)为激光防护屏确定所选位置并估计在该位置的FEL。附录B给出了对FEL值的估算导则。

b)当故障发生时，应把FEL降到最低，这特别适合于具有自动监视功能的激光加工机，它能探测

出故障发生并限制曝光时间。

另一些例子有：

——确证激光防护屏离开聚焦光学系统产生的焦点足够远；

——把激光防护屏的易受损伤部分(如视窗)安放在远离可能曝露于高辐照度的区域；

——移动激光防护屏远离激光加工区；

——对于临时性的激光防护屏，还需在必要的维修文件上增加：

·一人或多人参与监督激光防护屏的前表面状态，以减少被动式防护屏的FEL；

·操作人员使用保持运行的控制器来监督激光防护屏的前表面状态，以减少被动式防护屏

的辐照持续时间；

·采用局部的临时性防护屏、光阱和光阑，以便吸收各种较强的漂移激光束；

·危险区用漂移激光警告器，防护屏放在危险区外，以减少FELl

——使用临时性激光防护屏时，在机器设计中应添加光束控制功能装置，以便于机器工作时改善激

光束的控制，例如：

·可精密定位的夹持器，这是供给激光工作时附加的光束成形件(比如转镜)用的；

6

60825-412006

GB／T18151--2008／IEC

·安装控制光束处在限定范围内的装置。

三种选择如下：其顺序与是否优先选择无关。

A．2．1选择1：被动式激光防护屏

这是最简便的选择。

注：在使用波长可调的激光例如染辩激光器时，防护屏的设计和质量控制更应重点考虑。在这种情况下，材料制造

商应说明吸收体的密度或激光波长处的材料的光学透射衰减率，同一批材料样品首先应按4．3．1所述进

行测试。

A．2．2选择2：主动式激光防护屏

如果FEL不能降低到用一个普通的被动式激光防护屏就可以提供适当防护的水平，则应采用主动

式激光防护屏。

A．2．3选择3：专用激光防护屏

如果估算的FEL值低于激光防护屏制造商标注的PEL值，可使用专用激光防护屏。

7

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GB／T18151--2008／IEC

附录B

(资料性附录)

可预计辐照限(FEL)的评估

B．1概述

FEL值可通过测量或计算加以确定(见下)。

标准ISO14121对危险的估算提供了一般方法。危险估算时应该考虑机器正常运行时受到的累计

辐照量。

应当从估算中辨识最需要的辐照度、辐照面积和辐照持续时间的组合情况。有时候必须识别几种

FEL。例如，一种情况是在较低的辐照度下使辐照时间尽可能长，而另一种情况是在较短的辐照时问下

使辐照度尽可能高。

全部FEL特性包含下列信息：

a)激光防护屏前表面上的最大辐照度(或辐照量)。

注：辐照度表示为总功率或总能量除以防护屏前表面面积，或特定面积。

b)防护屏前表面的面积应该达到或超过辐照度所允许的强度量级下的辐照面积的上限。

注：对面积不设定限制对于防护散射激光来说是合适的。然而对于激光束的直接照射而言，设定受辐照面积

的上限更是适宜的。

c)辐照的瞬时特性，指连续激光或脉冲激光的辐射。若是后者，则必须明确脉冲激光的单脉冲持

续时间和脉冲重复频率。

d)辐照的总持续时间。

注：这个术语的详细描述见B4。

e)辐射波长。

f)入射角和辐射偏振(如果相关的话)。

注1：对于利用干涉涂层反射外来激光辐射的激光防护屏来说，入射角的规定特别重要。

注2：注意在布儒斯特角入射下，可能会发生“P”偏振辐射强烈地耦合进防护屏表面的情况。

g)最小辐照面积(例如用带有分立传感元的主动式激光防护屏，可能发生束径较小的激光束透

过而未被探测到的情况)的确定。

h)主动式激光防护屏的防护时间。

B．2激光辐射的反射

B．2．1漫反射

假定一个具有100％反射率的朗伯反射体：

砑一iPo·可cos@·c。sP

式(B．1)中各参数的物理意义见图B．1。

B．2．2镜反射

镜反射的情况是很难概述的。

对于具有高斯分布、功率为P。、聚焦透镜处直径为d。。、焦距为，的圆形对称激光束，距焦点垂直距

离为R的平面上的最大辐照度(在高斯分布中心)为：

如一等·(毒)2

式中：P为该平面的反射率。其他参数的物理意义见图B．2