ГОСТ Р ИСО 15367-1-2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Лазеры и лазерные установки (системы)

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ФОРМЫ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ПУЧКА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Часть 1

Терминология и основные положения

Laser and laser-related equipment. Test methods for determination of the shape of a laser beam wavefront. Part 1. Terminology and fundamental aspects

ОКС 01.040.31

         31.260

Дата введения 2013-07-01

Предисловие

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

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 июля 2012 г. N 178-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 15367-1:2003* "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 1. Терминология и основные положения" (ISO 15367-1:2003 "Laser and laser-related equipment - Test methods for determination of the shape of a laser beam wavefront - Part 1: Terminology and fundamental aspects", IDT).

________________

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2020 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "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 (www.gost.ru)
     

Предисловие
к международному стандарту ИСО 15367-1:2003 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 1. Терминология и основные положения"

ИСО (Международная организация по стандартизации) - всемирная федерация национальных органов по стандартизации (членов ассоциации). Разработку международных стандартов, как правило, проводят технические комитеты. Каждый член ассоциации, заинтересованный в тематике, закрепленной за данным техническим комитетом, 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 проекта в качестве международного стандарта требует одобрения по крайней мере 75% членов ассоциации, принявших участие в голосовании.

Некоторые положения настоящего стандарта могут быть предметом патентования. ИСО не несет ответственности за признание какого-либо или всех патентных прав.

Международный стандарт ИСО 15367-1 подготовлен Подкомитетом SC 9 "Электрооптические системы" Технического комитета ISO/TC 172 "Оптика и фотоника".

Серия стандартов ИСО 15367 под групповым заголовком "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения", общим для стандартов указанной серии, состоит из следующих частей:

- часть 1. Терминология и основные положения;

- часть 2. Датчики Шока - Гартмана.

Введение
к международному стандарту ИСО 15367-1:2003 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 1. Терминология и основные положения"

При проектировании, монтаже и эксплуатации лазерных установок и систем важно гарантировать воспроизводимость нормируемых характеристик лазерного излучения, представлять особенности поведения пучка по трассе его распространения и оценивать эффективность мер, принимаемых по обеспечению безопасности для обслуживающего персонала. Подлежащие измерению величины и параметры, характеризующие лазерное излучение, подразделяют на четыре группы:

- распределение плотности мощности (энергии) в поперечном сечении пучка (ИСО 13694);

- ширины, углы расходимости и коэффициенты распространения пучка (ИСО 11146);

- распределение фазы (ИСО 15367);

- пространственная когерентность пучка.

Часть 1 серии стандартов ИСО 15367 содержит термины, определения и обозначения, необходимые при рассмотрении методического и аппаратурного обеспечения измерений распределения фазы в поперечном сечении лазерного пучка. В ней также описаны рекомендуемые методики измерений:

- азимута главных плоскостей распределения фазы;

- размеров астигматических аберраций;

- аберрационной функции волнового фронта и среднего квадратического значения его деформации.

Полезна качественная визуальная оценка формы поверхности волнового фронта пучка по интерферограмме или изометрической проекции. Однако для повышения качества технологической обработки изделий на лазерных установках необходимы методики и средства количественной оценки искажений волнового фронта. Описываемая в настоящей части серии стандартов ИСО 15367 методика предусматривает возможность количественного анализа распределения фазы распространяющегося пучка с предельно достижимой достоверностью результата.

В принципе допустимо, но не принято использовать для этих целей количественные оценки общеизвестных аберраций - комы, сферической аберрации, астигматизма лазерного пучка. Наилучшей оценкой качества считают степень отклонения волнового фронта от идеальной поверхности. Вместе с тем циркулярная асимметрия является источником ряда искажений волнового фронта пучка, ассоциируемым с его астигматизмом, порождаемым используемой оптической системой. Поэтому детально анализируют различные виды и характеристики астигматизма пучков. Измерения астигматизма важны для проектировщиков оптических систем при выборе элементов коррекции астигматизма пучков. Описываемые в первой части серии стандартов ИСО 15367 методики измерений также могут быть использованы при оценке остаточного астигматизма пучка после завершения коррекции и в целях юстировки системы (установки).

Разработка и реализация методик измерений распределения фазы стали возможны после выяснения целесообразности объединения этих измерений с одновременно проводимыми измерениями распределения плотности мощности (энергии) (ИСО 13694) в одном и том же поперечном сечении пучка. Цифровая обработка данных позволила получить значительно большее число характеристик и параметров распространяющегося пучка, чем результаты измерений огибающей распределения мощности (энергии), получаемые при определении коэффициента распространения пучка (ИСО 11146). Информация о большем числе характеристик пучка особенно важна при необходимости детальной оценки распределения плотности мощности (энергии) в процессе локализации пучка при его взаимодействии с объектом технологической обработки.

Введение
к национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р ИСО 15367-1-2012 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 1. Терминология и основные положения"

Настоящий стандарт подготовлен в целях прямого применения в Российской Федерации международного стандарта ИСО 15367-1:2003 "Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 1. Терминология и основные положения" как основополагающего нормативного документа, требования которого должны быть учтены при изготовлении и поставке на экспорт объекта стандартизации по договорам (контрактам).

ГОСТ Р ИСО 15367-1-2012 представляет собой полный аутентичный текст ИСО 15267-1:2003.

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на методики измерений топографии волнового фронта лазерного пучка путем экспериментального определения и интерпретации пространственного распределения фазы по волновому фронту в плоскости, приблизительно перпендикулярной к направлению распространения пучка. Сформулированы требования, предъявляемые к процедуре измерений и последующему анализу распределения фазы и позволяющие количественно оценить параметры волнового фронта и их неопределенность с отражением полученных результатов в протоколе измерений.

Описанные в настоящем стандарте методики измерений применимы при испытаниях и определении характеристик широкой номенклатуры лазеров разных типов, работающих как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Определения параметров, описывающих деформации (искажения) волнового фронта, приведены наряду с методиками определения этих параметров по результатам измерений распределений фазы.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

ISO 9334, Optics and photonics - Optical transfer function - Definitions and mathematical relationships (Оптика и оптические приборы. Оптическая передаточная функция. Определения и математические соотношения)

ISO 10110-5, Optics and photonics - Preparation of drawings for optical elements and systems - Part 5: Surface form tolerances (Оптика и оптические приборы. Подготовка чертежей оптических элементов и систем. Часть 5. Допуски на форму поверхности)

ISO 11145, Optics and photonics - Lasers and laser-related equipment - Vocabulary and symbols (Оптика и оптические приборы. Лазеры и относящееся к лазерам оборудование. Словарь и обозначения)

ISO 11146, Laser and laser-related equipment - Test methods for laser beam parameters - Beam widths, divergence angle and beam propagation factor [Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений параметров лазерного пучка. Ширины, углы расходимости и коэффициенты распространения лазерных пучков]

________________

Заменен на ISO 11146-1:2005.

ISO 13694, Optics and optical instruments - Lasers and laser-related equipment - Test methods for laser beam power (energy) density distribution [Оптика и оптические приборы. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений распределения плотности мощности (энергии) лазерного пучка]

ISO 15367-2, Laser and laser-related equipment - Test methods for determination of the shape of a laser beam wavefront - Part 2: Shack - Hartmann sensors [Лазеры и лазерные установки (системы). Методы измерений формы волнового фронта пучка лазерного излучения. Часть 2. Датчики Шока - Гартмана]

IEC 60825 (all parts), Safety of laser products (Безопасность лазерных устройств)

IEC 61040, Power and energy measuring detectors, instruments and equipment for laser radiation (Измерительные преобразователи, приборы и установки для измерений лазерного излучения)

________________

Отменен.

     3 Термины и определения

     3.1 Общие определения

3.1.1 усредненная форма волнового фронта (average wavefront shape); : Сплошная (непрерывная) поверхность в плоскости с координатой , нормальная относительно усредненного во времени направления распространения энергии в электромагнитном поле.

Примечания

1 В случае высококогерентного излучения поверхность представляет собой поверхность одинаковой (постоянной) фазы. Распределение фазы в этом случае связано с распределением волнового фронта соотношением

,

где - среднее значение длины волны излучения.

2 Поверхность одинаковой (постоянной) фазы существует не всегда.

3.1.2 поверхность волнового фронта (wavefront surface): Сплошная (непрерывная) поверхность , минимизирующая взвешенные по плотности мощности девиации направления ее нормальных векторов по отношению к направлению векторов потока энергии в плоскости измерений.

Примечание - - поверхность, которая минимизирует выражение:

,

где - нормированный поперечный вектор Пойнтинга;

- нормированный по двум координатам поперечный оператор Набла.

3.1.3 фаза (phase); : Часть периода волны, определяемая по отношению к началу принятой системы координат.

Примечание - Фазу выражают в радианах по модулю .