ГОСТ Р ИСО 11554-2008 Оптика и фотоника. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы испытаний лазеров и измерений мощности, энергии и временных характеристик лазерного пучка

     6.1 Подготовка

6.1.1 Источники излучения с малыми углами расходимости

Лазерный пучок и оптическая ось измерительной установки должны быть коаксиальны. Диаметр (площадь поперечного сечения) оптической системы выбирают соответственно полному поперечному сечению лазерного пучка с таким расчетом, чтобы потери вследствие непопадания части пучка во входную апертуру или дифракционные потери не превышали 10% нормируемой неопределенности измерений. Коаксиальность лазерного пучка и оптической оси получают юстировкой оптической системы в составе измерительной установки с помощью вспомогательных средств типа юстировочных лазеров или поворотных зеркал. Ослабители или оптическую систему, формирующую пучок, монтируют таким образом, чтобы оптическая ось проходила через геометрические центры оптических элементов. Должны быть приняты все меры по недопущению очевидных систематических погрешностей.

Примечание - Отражения, окружающие внешние световые потоки, тепловое излучение и конвективные потоки являются потенциальными источниками погрешностей.

По завершении начальной подготовки убеждаются в том, что весь лазерный пучок достигает чувствительной площадки ПИП. Для этого по трассе пучка перед каждым оптическим элементом устанавливают диафрагму с отверстиями различных диаметров и уменьшают диаметр отверстия до тех пор, пока выходной сигнал не сократится на 5%. Такой диаметр отверстия должен быть по крайней мере на 20% меньше апертуры оптического элемента. Для расходящихся пучков диафрагму с отверстием располагают непосредственно перед чувствительной площадкой ПИП, чтобы обеспечить перехват всего поперечного сечения пучка.

Примечание - Все диафрагмы удаляют перед выполнением измерений мощности (энергии) в соответствии с разделом 7.

6.1.2 Источники излучения с большими углами расходимости

Излучение источников с большими углами расходимости вводят в ИС. Результатом многократного отражения от внутренних стенок ИС является их однородная облученность, пропорциональная входному потоку. ПИП, вмонтированный в стенку ИС, предназначен для измерений этой облученности. От прямого воздействия входного потока ПИП защищен непрозрачным экраном. Источник излучения располагают непосредственно у входного отверстия ИС или вблизи него, поэтому лучистый поток не попадает на ПИП.

В качестве примера на рисунке 1 показана схема измерений с применением ИС, когда внутри нее расположен малоразмерный излучатель. Излучатели большого размера следует располагать вне ИС возможно ближе к ее входному отверстию, чтобы весь поток излучения попал внутрь ИС.

1 - интегрирующая сфера; 2 - непрозрачный рассеивающий экран; 3 - лазер;
 4 - калиброванный первичный измерительный преобразователь

Рисунок 1 - Схема измерений мощности (энергии) лазера с большим углом расходимости излучения

6.1.3 Измерения спектра

В соответствии с рисунком 2 пучок лазерного излучения пропускают сквозь линзу, ослабитель или другую оптическую среду, приводящую к потерям интенсивности излучения. Его воспринимает чувствительная площадка приемника излучения, принятого в качестве ПИП. Измерения проводят в опорной (референтной) плоскости А перед всеми элементами оптической системы, вызывающими потери мощности. Пуассоновский компонент увеличивается из-за потерь в плоскости В, а в плоскости С - из-за неэффективности процесса преобразования излучения ПИП.

Примечание - Пояснения различных компонентов приведены в приложении А.

1 - лазер;

 2 - линза; 3 - ослабитель; 4 - первичный измерительный преобразователь;
5 - делитель электрического сигнала; 6 - амперметр; 7 - предварительный усилитель;
8 - анализатор спектра электрического сигнала

Рисунок 2 - Схема измерений спектра

При измерениях делитель электрического сигнала направляет постоянную составляющую фототока ПИП в амперметр, переменную составляющую после усиления - в анализатор спектра электрического сигнала. Значение зависит от значений нескольких величин, главными из которых являются: частота электрической величины (напряжения или тока), выходная мощность, температура, частота модуляции, временная задержка и глубина оптической обратной связи, коэффициент запирания (гашения) мод и частота релаксационных колебаний. Вариации и изменения этих величин должны быть минимизированы в процессе измерений.