《激光器和激光相關設備激光光學元件吸收分布測量》征求意見

2023-06-01 10:16:49 來源：儀表網閱讀量：10123

　　近日，由電子科技大學、中國工程物理研究院應用電子學研究所、中國兵器工業標準化研究所等單位起草， TC103(全國光學和光子學標準化技術委員會)歸口的國家標準計劃《激光器和激光相關設備激光光學元件吸收分布測量光熱成像法》征求意見稿已編制完成，現公開征求意見，截止時間2023年7月29日。

　　國際標準化組織(ISO)在光學元件吸收損耗的測量方法方面，在2003年出版頒布了 ISO 11551《光學和光子學激光器和激光相關設備激光光學元件吸收測試方法》并于 2019 年修訂，規定了基于激光量熱技術的光學元件吸收測量方法，即通過采用高靈敏溫度傳感器直接接觸測量被測光學元件在激光照射下的溫升過程確定吸收損耗值。其優點是方法相對簡單、標定過程相對容易、測量結果有較高的可靠性。但其也存在測量時間長、無空間分辨測量能力、被測樣品尺寸和形狀受限等缺點。因此，激光量熱法僅適用于小口徑測試片(陪鍍片)的吸收測量，無法用于大口徑激光光學元件的吸收損耗測量，也無法實現激光光學元件吸收分布的掃描成像。

　　本文件按照 GB/T 1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。

　　本文件修改采用 ISO 23701-2023《光學和光子學激光器和激光相關設備激光光學元件光熱吸收測量和成像技術》。本標準與 ISO 23701-2023 相比做了下列編輯性修改：

　　——修改了標準題目，以強調光熱測量方法的吸收分布成像能力，并將“技術”修改為“方法”。

　　——刪除了 ISO 23701-2023 的前言部分，根據 GB/T 1.1-2020 和 GB/T 20000.2-2009對前言進行了重新編寫，以符合國家標準的規范；

　　——刪除了 ISO 23701-2023 的引言部分(Introduction)。該引言主要介紹了現有基于激光量熱的激光光學元件吸收測量方法國際標準(ISO 11551)的局限性和制定本標準的必要性，并扼要介紹了基于光熱技術的吸收測量方法的優點，屬解釋性、資料性信息，而非本標準的必須內容；

　　——刪除了 ISO 23701-2023 中 6.4 節附錄 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量中深度方向測量時的標定程序。

　　——中英文表達方式有很大不同。如果完全等同翻譯，會影響讀者對標準的閱讀理解，不利于標準的推廣應用。編制組在不改變 ISO 標準原文技術內容的前提下，按照中文表達習慣進行了修改；

　　——中英文標準的編制規則不同，編制組在不改變 ISO 標準原文技術內容的前提下，按 GB/T 1.1-2020 的相關規定對本部分的格式進行了編輯性修改。

　　本文件與 ISO 23701-2023 的技術性差異及其原因如下：

　　——用規范性引用文件代替了國際標準，以適應我國的技術條件，具體調整如下：

　　? 用等效采標國際標準 GB/T 3102.6-1993 代替 ISO 80000-7

　　? 用修改采用國際標準的 GB/T 15313-2008 代替了 IS0 11145 ;

　　? 用等同采用的國家標準 GB/T 25915.1-2021 代替了 ISO 14644-l ；

　　本文件規定了激光光學元件的吸收測量和高空間分辨二維/三維掃描吸收分布成像測量的測試要求、測試系統、測試程序、數據采集和處理方法以及吸收率標定方法。

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

　　測量原理：

　　基于光熱效應，光熱技術對激光光學元件的弱吸收測量具有很高的靈敏度。在一個典型光熱實驗中，一束泵浦光用于輻照待測樣品的表面，由于光吸收，樣品內部產生熱量，從而形成了一定的溫度分布。對激光光學元件來說，樣品由于熱膨脹將會產生表面形變，而溫度的梯度分布也會導致光學元件的折射率隨溫度分布產生梯度變化。結合光熱技術，再利用另一束探測激光光束來檢測被測樣品表面形變或者折射率梯度變化，就可以對樣品的吸收率(吸收)進行測量。通過對光熱信號幅值標定就可以得到被測樣品的絕對吸收值(吸收率)；通過測量樣品不同位置的吸收/吸收率，就可以得到整個樣品的吸收/吸收率的分布結果。

　　光熱透鏡(或熱透鏡 TL)和光熱偏轉(PTD)都可以用于激光光學元件吸收測量及吸收分布掃描測量，因為光熱信號的幅值與激光光學元件的吸收/吸收率成線性比例關系,基于反射探測光束和透射探測光束的光熱構型都可以用于激光光學元件的吸收測量和吸收分布成像。

　　測試環境：

　　測試地點應該潔凈無塵、空氣相對濕度介于 40%至 60%之間。空氣中殘余灰塵粒子個數應當滿足 GB/T 25915.1-2021 中規定的 7 級凈化間標準。

　　數據采集與處理：

　　在被測樣品的每一個位置，通過鎖相放大器在一段時間內多次測量光熱信號的幅值和相位取平均值并記錄下來。光熱測量可以在幾個不同樣品位置重復測量，報告給出的吸收/吸收率的值是不同位置測量結果的平均值。在進行吸收掃描成像測量時，通過掃描平移臺控制樣品移動，這樣就可以測量被測樣品在不同位置處光熱信號的幅值和相位，選取一定的掃描步長和掃描范圍，就可以得到該區域的光熱信號幅值的分布圖，也就代表了該區域的吸收分布，同時也可以獲得光熱相位的分布圖，有利于表征被測樣品的熱物理性質。

　　更多詳情請見附件

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