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

2023-06-01 10:16:49 來源：儀表網(wǎng) 閱讀量：10105

　　近日，由電子科技大學(xué) 、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、中國兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所等單位起草， TC103(全國光學(xué)和光子學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì))歸口的國家標(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。

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在光學(xué)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(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(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)簡單、標(biāo)定過程相對(duì)容易、測量結(jié)果有較高的可靠性。但其也存在測量時(shí)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(diǎn)。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(xué)元件的吸收損耗測量，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)元件吸收測量方法國際標(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量中深度方向測量時(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際標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)我國的技術(shù)條件，具體調(diào)整如下：

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

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

　　? 用等同采用的國家標(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(tǒng)、測試程序、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量，即測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。

　　測量原理：

　　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(duì)樣品的吸收率(吸收)進(jìn)行測量。通過對(duì)光熱信號(hào)幅值標(biāo)定就可以得到被測樣品的絕對(duì)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(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)元件吸收測量及吸收分布掃描測量，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,基于反射探測光束和透射探測光束的光熱構(gòu)型都可以用于激光光學(xué)元件的吸收測量和吸收分布成像。

　　測試環(huán)境：

　　測試地點(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)多次測量光熱信號(hào)的幅值和相位取平均值并記錄下來。光熱測量可以在幾個(gè)不同樣品位置重復(fù)測量，報(bào)告給出的吸收/吸收率的值是不同位置測量結(jié)果的平均值。在進(jìn)行吸收掃描成像測量時(shí)，通過掃描平移臺(tái)控制樣品移動(dòng)，這樣就可以測量被測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，有利于表征被測樣品的熱物理性質(zhì)。

　　更多詳情請見附件

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