GB/T 15175-1994 固体激光器主要参数测试方法

UDC621.375.826

L51噶H

中华人民共和国国家标准

GB/T15175一94

固体激光器主要参数测试方法

Measurementmethodsformain

parameterofsolid-statelasers

1994一08一20发布1995一04一01实施

国家技术监督局发布

中华人民共和国国家标准

固体激光器主要参数测试方法GB/T15175一94

Measurementmethodsformain

parameterofsolid-statelasers

主肠内容与适用范围

本标准规定了固体激光器(以下简称激光器)主要参数的测试方法。

本标准适用于各类连续波、重复脉冲、单脉冲(包括脉冲串)工作的激光器的主要参数的测试。

弓1用标准

GB7247激光产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南

GB7257氦氖激光器参数测试方法

ST1879气体激光器发散角的测试方法

术语\

3.1固体激光器solidstatelaser

用掺入少量激活离子的玻璃或晶体作为工作物质的激光器，又称固体离子激光器。

3.2连续波激光器continouswavelaser(CWLaser)

激光输出为连续的而不是脉冲的激光器。连续输出周期大于。25s的激光器称连续波激光器。

3-3重复脉冲激光器repetitivelypulsedlaser

能产生一系列的多脉冲辐射能量的激光器。

3.4脉冲激光器pulsedlaser

以单脉冲或脉冲串形式释放能量，且脉冲持续时间小于等于。.25s的激光器，一个脉冲串近似看

作一个单脉冲。

3.5工作电流operatingcurrents

激光器工作时，泵浦源的工作电流。

3.61-作条件operatingconditions

激光器的工作条件指其工作模式和工作波长等条件。

月

﹃一般要求

月

﹃1测试条件

月

﹃1.1测试环境

月

目

.

1.1.1除非另有规定，测试应在以下正常的大气条件下进行。

a.温度:15-35C';

b.相对湿度:45%-75%;

c.气压:86-106kPa,

国家技术监督局1994一08一20批淮1995一04一01MA

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整个测试系统应处于无明显的振动、气流、烟尘和杂散辐射影响的环境中，不得有影响测试结

果的干扰。

4.1.2测试仪器设备

测试仪器设备应稳定可靠，应按其规范要求工作。

测试所用的激光功率、能量计应在5级以上，其他指针式仪表不低于1.5级。

测试所用的仪器仪表应定期经计量部门检定，并在有效期内使用。

为了保护仪表免受不允许的突然过载，允许在测试设备上采用保护装置，但不应该影响测试

精度。

4.1.3安全防护

测试激光器参数时的安全防护应符合GB7247第3章用户指南中的有关规定。

4.2被测激光器

除非另有规定，被测激光器应在详细规范中规定的工作程序和工作条件下工作，并待稳定工作之后

测量各有关参数。

4.3测试准备

除非另有规定，参数测试应按下列要求做好测试准备:

a.按有关参数测试的方框图或原理图组成测试系统;

b.按4.1条的要求准备测试条件;

c.对被测激光器应按4.2条的要求做好测试准备。

5连续波激光器主要参数测试方法

5.1输出功率

5.11定义

在给定的工作条件和工作电流下，激光器在输出端输出的功率。

5.12测试方法

方框图

tf肛图如图1所示

口一仁于-口-口一一口一曰

图土

1激光器激励源汉一激光器;3一光闸;4-衰减片(必要时);

5一窄带滤光片(必要时):6-激光功率计

测试程序

.1测试准备A,4.3条。

.2将激光功率计探头对准激光器的输出光束，并使其全部被接收。

.3接通激光功率计电源，选用合适量程，并校准其零点。

.4每隔一定时间(如3min)读一次功率计的读数(每次测量前必须确认仪器返回初始状态)，

共测n(n->10)次。按式(1)计算输出功率:

111

尸-

一-一-

几几凡:}P}‘(1)

式中:P..,输出功率，W;

z

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r.一衰减片透射比，%;

r,窄带滤光片透射比，%;

二—测量次数;

P.-,—第i次测得的输出功率值，W.

5-1.2.3主要误差来源

a.激光功率计使用方法不当;

b.仪器读数误差;

c.衰减片和窄带滤光片带来的误差。

特殊要求

在详细规范中应规定:

a.激光功率计的精度，

b.衰减片、窄带滤光片的允许误差;

c.其他。

5-2输出功率不稳定度

5.2.1定义

在给定的工作条件下，激光器输出功率在规定时间间隔内随时间波动((d、于1Hz)的特性。

5.2.2测试方法

5.2.2.，方框图

方框图如图2所示。

口，仁}~口一口一口

山

图2

1一激光器激励源;2一激光器s3一衰减片(必要时),4-窄带滤光片(必要时);

5-激光功率计;6一记录仪

5.2-2.2测试程序

.1测试准备见4.3条。

.2将激光功率计探头对准激光束，使其全部接收。

.3接通激光功率计电源，选用合适量程，并校准其零点。

.4使激光器在规定工作电流下运转。

.5记录激光器的输出波动曲线，测量时间为t(t->o.5h),

5,2.2,2.6在记录曲线上按等时间间隔取，个数值P;(n->5次)，求平均值;

尸一n1};=;IP(2)

在记录曲线上查出最大值Pm.二和最小值Pmio.

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OP二P二二一P-(3)

2.2-2-8按式((4)或式(5)求t时间范围内的激光器输出功率的不稳定度:

S,一士纂X100%(4)

P、二一Pm}

S,X100%·······，····”··”“·····”一(5)

Pm.二+尸二ni

式中:S,-输出功率不稳定度，%;

AP—见(3)式，W;

P—见(2)式，W;

S,-输出功率相对最大不稳定度，%;

P.二—见.7条，W;

P.;—见.7条，W,

主要误差来源

a.激光功率计探头线性不良、温度漂移、时间响应不够快;

b.记录仪时间响应不够快;

c.数据处理不当。

5-2-2.4特殊要求

a.激光功率计探头对所接受波长的光应有高的灵敏度和足够快的时间响应，并在规定功率密度

下使用，没有饱和现象;

b.测试系统在测量功率范围内要求线性;

c.记录仪精度不应低于1.。级。

5.3横模模式

5.3.1定义

在激光器的输出光束的横截面上，横向场强有一个或一个以上最大值分布的场结构称横模模式，记

作TEM.。仅有一个横向场强最大值的横模称为单横模，简称单模，记作TEM，除此外均称多模。

高斯光速的横向场结构是单模，即横向场强是离开光束轴线距离的高斯函数。

5.3.2测试方法t—小孔扫描法

方框图

方框图如图3所示。

口一口一曰一口

图3

1一激光器激励源a2-激光器;3一光强分布测定仪;4一记录仪

5.3-2.2测试程序

.1测试准备见4.3条。

5.3-2-2.2使激光器在给定工作电流下运转。

.3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上的探测小孔正对光斑

中心。用光强分布测定仪对光斑进行自动扫描，以双笔记录仪记录光斑的光强分布曲线(即相对空域分

布曲线)。

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5.3-2-2.4分析光强分布曲线，若为高斯分布，则判为基横模(单模)，否则为多模。

5.3-2.3主要误差来源

a.光强分布测定仪误差;

b.记录仪误差;

c.激光器输出功率不稳定引起的误差。

5.3.3测试方法I—球面扫描干涉仪法(仲裁方法)

球面扫描千涉仪法见GB7257第9章。

5.4(高斯光束)单模光斑直径和发散角

5.4.1定义

a.光束横截面上由功率(能量)密度下降到中心峰值的。分之一的所有点构成的圆的直径d:称

为离束腰S处的单模光斑直径.

b.离束腰S处的光束发散角为:

0一鲁X103.”·”….…“·……”.…”·(6)

式中:d.—离束腰s处的光斑直径，mm;

s-测量光斑离束腰的距离，mm;

0—发散角，mrad.

注:束皿位置和距离s在详细规范中规定.

5-4-2测试方法

测试方法见SJ1879第2章或第3章。

5.5多模光斑直径和发散角

5.5.1定义

a光束横截面上占其总功率(能量)63%的中心部分的圆的直径d;称为离束腰s处的多模光斑

直径。

b.离束腰s处的光束发散角为:

B'_lim髦X:。。··…””.·.·….…”..…(7)

s-因0

式中:9*—多模光束发散角，mrad;

d.—离束腰S处的多模光斑直径，mm;实际测量时就是置于长焦距透镜焦平面上小孔光栏的

直径;

S-测量光斑离束腰的距离，mm;束腰位置在详细规范中指明。原则上，S是在光束输出方向

上离束腰无限远处的距离。在实际测量中就是长焦距透镜的焦距f,mm,

注:本定义也适用于单模光斑。

5.5.2测试方法t(仲裁方法)

方框图

方框图如图4所示。

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口一尸口一口一口一口一口

图4

I激龙器激励源;2激光器泊衰减片(必要时);4长焦距仃>im)透镜;

5小孔(孔径可变)光栏;6一激光功率(能量)计

5.5.2.2测试程序

5测试准备见4.3条。

5.5.2-2.2将长焦距透镜置于离束腰一定距离(如1m)处。

5选功率(能量)计与激光束功率(能量)相适应。

乐5-2.2-4置小孔光栏(其直径误差不大于士。.05mm,椭圆度不大于士50n)于长焦距透镜的焦平面

上

5︺﹄卜2.2.5沿X,Y方向反复调整光栏的位置，使功率(能量)计所接收到的功率(能量)最大。

5︺﹄