ГОСТ Р ИСО 11146-2-2008

Группа Т35

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНЫЕ УСТАНОВКИ (СИСТЕМЫ)

Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков

Часть 2

Астигматические пучки

Lasers and laser-related equipment. Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios. Part 2. Astigmatic beams

ОКС 17.180

Дата введения 2010-01-01

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ") на основе собственного аутентичного перевода международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 декабря 2008 г. N 763-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 11146-2:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 2: Астигматические пучки" (ISO 11146-2:2005 "Lasers and laser-related equipment - Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios - Part 2: General astigmatic beams").

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении А

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Предисловие
к международному стандарту ИСО 11146-2:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 2: Астигматические пучки"

ИСО (Международная организация по стандартизации, ISO) - Всемирная федерация национальных органов по стандартизации (членов ассоциации). Разработкой международных стандартов обычно занимаются технические комитеты. Каждый член ассоциации, заинтересованный в тематике, для которой создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, связанные с ИСО, также принимают участие в работе. ИСО тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (МЭК) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.

Проекты международных стандартов разрабатывают в соответствии с правилами, изложенными в директивах ИСО/МЭК, часть 2.

Проекты международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылают членам ассоциации для голосования. Публикация в качестве международного стандарта требует одобрения, по крайней мере, 75% членов ассоциации, принявших участие в голосовании.

Международный стандарт ИСО 11146-2 подготовлен подкомитетом ПК 9 "Электрооптические системы" технического комитета ИСО/ТК 172 "Оптика и фотоника".

Стандарты ИСО под общим наименованием "Лазеры и лазерные устройства (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков" состоят из следующих трех частей:

- часть 1: Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки;

- часть 2: Астигматические пучки;

- часть 3: Собственная и геометрическая классификация лазерных пучков, специфика их распространения и методики измерений.

Введение
к международному стандарту ИСО 11146-2:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 2: Астигматические пучки"

Свойства, характеризующие процесс распространения пучков лазерного излучения, описаны десятью независимыми параметрами, теоретической основой которых служит метод определения моментов второго порядка (см. ИСО/ТР 11146-3). Для большинства лазерных пучков требуется меньшее число параметров для их полного описания в силу достаточно высокой степени симметрии. Конструкции резонаторов большинства практически используемых лазеров формируют на выходе стигматические (гомоцентрические) пучки или пучки со слабым астигматизмом.

Первая часть ИСО 11146 посвящена регламентации методов измерений применительно к стигматическим (гомоцентрическим) и слабоастигматическим пучкам в целом, в то время как данная часть ИСО 11146 описывает методики измерений тех же параметров, характеризующих астигматические пучки. Данная часть ИСО 11146 распространяется также на пучки с заведомо неизвестными характеристиками астигматизма. Параметры пучков, базирующиеся на методе определения моментов второго порядка, описанном в первой части, и данная часть ИСО 11146 справедливы лишь в пределах параксиальной аппроксимации.

Теоретическое описание структуры лазерных пучков и параметров, характеризующих процессы их распространения в пространстве, так же как и классификационные признаки, приведены в ИСО/ТР 11146-3, который является информационным техническим докладом. Методики устранения влияния фона и нестабильности реперных точек при выполнении измерений также приведены в ИСО/ТР 11146-3.

В стандартах серии ИСО 11146 измерения ширины пучка базируются на определении моментов второго порядка распределения плотности мощности (энергии) в поперечном сечении пучка. Если возникают затруднения при выполнении прямых измерений распределения плотности и, как следствие, ширины пучка применительно к некоторым типам лазеров, то в этих случаях при получении сопоставимых результатов можно применять косвенные методы измерений моментов второго порядка.

В ИСО/ТР 11146-3 изложены три альтернативных метода измерений ширины пучка с оценкой их степени корреляции с методом, описываемым в данной части ИСО 11146:

- метод варьируемой диафрагмы;

- метод движущегося резкого края (нож Фуко);

- метод перемещаемой щели.

Проблема зависимости результатов измерений от влияния ограничения пределов интегрирования в формулах была исследована и оценена на международных круговых сличениях в 1997 г. Результаты круговых сличений учтены при подготовке данного документа.

Международная организация по стандартизации (ИСО) обращает внимание на тот факт, что вследствие использования данного документа может быть задействован патент относительно установления измерений параметров распространения пучка вдоль каустики, сформированной промежуточной линзой, при условии, что перетяжка пучка точно локализована или зона ее расположения искусственно формируется оптической системой, как описано в 5.5.

ИСО не дает никаких заключений относительно достоверности, подтверждения, компетентности этого патента.

Владелец этого патента (U.S. N 5,267,012) заверил ИСО, что он заключит лицензионные соглашения на разумные и приемлемые сроки и условия с желающими во всем мире. Это заявление владельца данного патента подтверждено и заверено с ИСО. Информацию можно получить по адресу:

Coherent Inc.

5100 Patrick Henry Drive

Santa Clara, CA 95056-0980

USA

Следует обратить внимание на возможность того, что некоторые части настоящего стандарта могут быть предметом патентирования другими, которые не указаны выше. ИСО не несет ответственности за любые подобные договоры или патенты.

Введение
к национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р ИСО 11146-2-2008 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 2: Астигматические пучки"

Целью настоящего стандарта является прямое применение в Российской Федерации международного стандарта ИСО 11146-2:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 2: Астигматические пучки" как основы для изготовления и поставки объекта стандартизации по договорам (контрактам) на экспорт.

ГОСТ Р ИСО 11146-2-2008 представляет собой полный аутентичный текст ИСО 11146-2:2005.

Для удобства чтения и восприятия к термину "стигматические пучки" в скобках приведен принятый термин "гомоцентрические пучки".

     1 Область применения

Настоящий стандарт регламентирует методики измерений параметров лазерных пучков, ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения и распространяется как на астигматические пучки, так и на пучки с неизвестной структурой. На стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки распространяется ИСО 11146-1.

В настоящем стандарте описание лазерных пучков базируется не столько на основе физических параметров (например, ширины и углы расходимости пучков), сколько на использовании моментов второго порядка вигнеровского распределения. Тем не менее, оба этих подхода тесно связаны. Формулы расчетов всех относящихся к изложенным положениям физических параметров на основе результатов измерений моментов второго порядка приведены в ИСО/ТР 11146-3.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ИСО 11145:2006 Оптика и оптические приборы. Лазеры и относящееся к лазерам оборудование. Словарь и обозначения

ИСО 11146-1:2005 Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 1: Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки

МЭК 61040:1990 Измерительные преобразователи, приборы и установки для измерений лазерного излучения

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 11145, ИСО 13694 [1], МЭК 61040, а также следующие термины с соответствующими определениями:

Примечание - Оси , и относятся к лабораторной системе координат (как описано в разделе 4). Здесь и далее в настоящем стандарте термин "распределение плотности мощности" относится к лазерам, генерирующим непрерывное излучение (непрерывным лазерам). Для лазеров, генерирующих импульсное излучение (импульсных лазеров), эквивалентным термином служит "распределение плотности энергии".

3.1 обобщенный диаметр пучка : Мера протяженности распределения плотности мощности в поперечном сечении пучка, расположенном в точке в аксиальном направлении, получаемая с использованием центрированных моментов второго порядка

.                                                  (1)

Примечание - Данное определение подобно аналогичному определению диаметра пучка, содержащемуся в ИСО 11145 или ИСО 11146-1. Однако в данном контексте определение не ограничено круговыми (циркулярными) распределениями плотности мощности.

3.2 местоположение обобщенной перетяжки пучка : Местоположение вдоль оси распространения пучка, где обобщенный диаметр пучка достигает минимального значения.

3.3 обобщенная рэлеевская длина : Расстояние от местоположения обобщенной перетяжки вдоль оси пучка до его сечения, где обобщенный диаметр пучка в раз превышает обобщенный диаметр его перетяжки.

3.4 вигнера распределение (вигнеровское распределение): Распределение в фазовом пространстве, характеризующее лазерный пучок в поперечном сечении с координатой .

3.5 пространственные моменты первого порядка вигнеровского распределения , : Подмножество (подгруппа) моментов первого порядка, непосредственно вычисляемых по результатам измерений распределения плотности мощности:

;                                                   (2)

     
,                                                   (3)

где - распределение плотности мощности в определенном поперечном сечении пучка с координатой .

3.6 моменты второго порядка вигнеровского распределения , , , , , , , , , : Вигнеровское распределение в поперечном сечении пучка с координатой характеризуется десятью моментами второго порядка.