ГОСТ Р ИСО 11146-1-2008

Группа Т35

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНЫЕ УСТАНОВКИ (СИСТЕМЫ)

Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков

Часть 1

Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки

Lasers and laser-related equipment. Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios. Part 1. Stigmatic and simple 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 11146-1:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 1. Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки" (ISO 11146-1:2005 "Lasers and laser-related equipment - Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios - Part 1: Stigmatic and simple 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 11146-1:2005 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 1: Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки"

ИСО (Международная организация по стандартизации) - 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.

Некоторые элементы этого документа (международного стандарта) могут быть предметом патентного права. ИСО не несет ответственности за признание какого-либо или всех патентных прав.

Международный стандарт ИСО 11146-1 подготовлен подкомитетом ПК 9 "Электрооптические системы" технического комитета ИСО/ТК 172 "Оптика и фотоника".

Данное издание ИСО 11146-1 является первым совместным с ИСО/ТР 11146-3 изданием, выпущенным взамен ИСО 11146:1999, содержание которого с точки зрения технических аспектов пересмотрено и расширено.

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

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

Первая часть ИСО 11146 посвящена регламентации методик измерений применительно к стигматическим (гомоцентрическим) и слабоастигматическим пучкам, в то время как вторая его часть описывает методики измерений тех же параметров, характеризующих астигматические пучки. Вторая часть распространяется также на пучки с заведомо неизвестными характеристиками астигматизма. Параметры пучков, базирующиеся на методе определения моментов второго порядка, который описан в обеих частях, 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 и описывает методики устранения влияния фона и нестабильности реперных точек при выполнении измерений.

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

В ИСО/ТР 11146-3 описаны три альтернативных метода измерений ширины пучка с оценкой степени их 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 11146-1-2008 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Часть 1: Стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки"

Целью настоящего стандарта является прямое применение в Российской Федерации международного стандарта 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" как основы для изготовления и поставки на экспорт объекта стандартизации по договорам (контрактам).

ГОСТ Р ИСО 11146-1-2008 представляет собой полный аутентичный текст ИСО 11146-1:2005.

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

     1 Область применения

Настоящий стандарт регламентирует методики измерений ширин, углов расходимости и коэффициентов распространения лазерных пучков. Положения настоящего стандарта распространяются только на стигматические (гомоцентрические) и слабоастигматические пучки. При неизвестной структуре пучка или применительно к астигматическим пучкам следует руководствоваться требованиями ИСО 11146-2.

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

ИСО 13694:2000 Оптика и оптические приборы. Лазеры и лазерные устройства (системы). Методы измерений распределения плотности мощности (энергии) лазерного пучка

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, МЭК 61040, а также следующие термины с соответствующими определениями.

Примечание - В приведенных ниже терминах и определениях -, - и -оси относятся к лабораторной системе координат, как описано в разделе 4. Распределение плотности мощности характеризует лазеры, работающие в непрерывном режиме излучения, а распределение плотности энергии - в импульсных режимах.

3.1 моменты первого порядка распределения плотности мощности: Координаты центроида распределения плотности мощности в поперечном сечении пучка, описываемые формулами:

;                                                   (1)

     
.                                                   (2)

Примечание - Для практических применений бесконечные пределы в интегралах формул (1) и (2) могут быть ограничены в соответствии с рекомендациями, содержащимися в разделе 7.

3.2 моменты второго порядка распределения плотности мощности , , : Моменты второго порядка, описываемые нормированными взвешенными интегралами:

;                                         (3)

     
;                                         (4)

     
.                                         (5)

Примечания

1 Для практических применений бесконечные пределы в интегралах формул (3)-(5) могут быть ограничены в соответствии с рекомендациями, содержащимися в разделе 7.

2 служит просто обозначением смешанного момента и не является квадратом величины.

3 Угловые скобки обозначают операторы, используемые в ИСО 11146-2 и ИСО/ТР 11146-3 [1].

3.3 главные оси распределения плотности мощности: Оси максимальной и минимальной протяженности в поперечном сечении пучка, основанные на формулах для центрированных моментов второго порядка распределения плотности мощности.

Примечание - Оси максимальной и минимальной протяженностей всегда перпендикулярны друг к другу.

3.4 ориентация (направленность) распределения плотности мощности : Угол между осью лабораторной системы координат и главной осью (максимальной или минимальной протяженности) распределения плотности мощности, ближней к оси .

Примечание - Из этого определения следует, что при ; если , то угол определяют как угол между осью и осью максимальной протяженности распределения плотности мощности.