ГОСТ 26086-84
Завантажити документ
Формат .docx · доступно зареєстрованим користувачам
Москва
Методы измерения диаметра пучка и энергетической
расходимости лазерного излучения
Lasers. Methods for measurement of beam diameter
and beam energy divergence angle ГОСТ
26086-84
Дата введения 01.07.85
Настоящий стандарт распространяется на лазеры непрерывного и импульсного режимов работы и устанавливает методы измерения:
- диаметра пучка излучения:
- метод калиброванных диафрагм;
- метод распределения плотности энергии (мощности) лазерного излучения;
- энергетической расходимости лазерного излучения:
- метод фокального пятна;
- метод двух сечений.
Общие требования при измерении и требования безопасности - по ГОСТ 24714.
1.1. Метод калиброванных диафрагм
Измерение основано на определении диаметра диафрагмы, через которую проходит заданная доля энергии (мощности) лазерного излучения.
1.1.1. Аппаратура
1.1.1.1. Схема расположения средств измерений и вспомогательных устройств приведена на HYPERLINK "" \l "SO0000001" \o "Чертеж 1" черт. 1 .
1 - лазер; 2 - ослабитель; 3 - ответвитель; 4, 7 - оптическая система; 5, 8 - средства измерения энергии (мощности) лазерного излучения; 6 - калиброванная диафрагма; 9 - средство юстировки; 10 - устройство для измерения диаметра пучка излучения
Черт. 1
1.1.1.2. Перечень рекомендуемых средств измерений и вспомогательных устройств приведен в HYPERLINK "" \l "PO0000071" \o "Приложение 1" приложении 1 .
1.1.1.3. Ослабитель должен обеспечивать значение энергии (мощности) лазерного излучения в пределах энергетического диапазона применяемого средства измерения энергии (мощности) Погрешность, вносимая ослабителем, должна быть в пределах ± 5 %.
Если энергия (мощность) лазерного излучения не превышает верхнего предела измерителя, допускается не использовать ослабитель 2.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.1.1.4. Ответвитель должен обеспечивать разделение пучка излучения с погрешностью в пределах ± 3 %.
1.1.1.5. Диафрагма, устанавливаемая перпендикулярно направлению распространения пучка лазерного излучения, должна обеспечивать:
- пропускание энергии (мощности) лазерного излучения от z1 до 0,7γHz1, где z1 - полная энергия (мощность) лазерного излучения, γH - установленный в стандартах или технических условиях (ТУ) на лазеры конкретных типов уровень энергии (мощности) лазерного излучения, при котором определяется диаметр пучка;
- плавное или ступенчатое изменение диаметра поперечного сечения пучка лазерного излучения, попадающего на средство измерения энергии (мощности) 8, с шагом не более 0,2d, где d - диаметр пучка излучения, указанный в стандартах или ТУ на лазеры конкретных типов.
Погрешность определения диаметра отверстия диафрагмы D должна быть в пределах ± 3 %.
Допускается использовать набор сменных калиброванных диафрагм.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.1.1.6. Оптическая система, должна обеспечивать согласование диаметра пучка лазерного излучения с размером входной апертуры средства измерения энергии (мощности). Погрешность, вносимая оптической системой, должна быть в пределах ± 3 %. Если диаметр поперечного сечения лазерного пучка находится в пределах, установленных для применяемого средства измерения, оптическую систему допускается не применять.
1.1.1.7. Средство измерения энергии лазерного излучения должно соответствовать требованиям ГОСТ 25212, средство измерения мощности лазерного излучения - ГОСТ 25786.
1.1.1.8. Средство юстировки должно обеспечивать попадание лазерного излучения в центральную часть приемных площадок средств измерений и вспомогательных устройств. В качестве средств юстировки рекомендуется применять визуализаторы, газовые лазеры непрерывного режима работы в видимой области спектра с расходимостью не более 10’ или другие устройства.
1.1.1.9. Если относительная нестабильность энергии (мощности) лазерного излучения за время измерения не превышает 5 %, допускается не вводить в схему измерения ответвитель, оптическую систему 4 и средство измерения энергии (мощности) 5.
1.1.2. Подготовка и проведение измерений
1.1.2.1. Устанавливают средства измерений и вспомогательные устройства и подготавливают их к работе в соответствии с эксплуатационной документацией на них.
1.1.2.2. Включают лазер и прогревают в течение времени готовности, установленного в стандарте или ТУ на лазер конкретного типа.
1.1.2.3. Проводят юстировку, добиваясь попадания пучка лазерного излучения в центральную часть диафрагмы, приемных площадок ослабителя, ответвителя, оптической системы и средств измерения энергии (мощности) лазерного излучения.
1.1.2.4. Устанавливают диаметр диафрагмы D1, при котором через диафрагму проходит полная энергия (мощность) излучения z1.
1.1.2.5. Измеряют энергию (мощность) лазерного излучения z1 и z'1 средствами измерения 8 и 5 соответственно.
1.1.2.6. Уменьшая диаметр диафрагмы, определяют zi и z'i где i = 2, 3, ... п. Измерения проводят не менее чем при пяти различных диаметрах диафрагмы, если иное не установлено в стандартах или ТУ на лазеры конкретных типов.
1.1.3. Обработка результатов
1.1.3.1. Для каждого i-го значения диаметра диафрагмы Di вычисляют соотношение
, (1)
где α - коэффициент, определяемый в соответствии с HYPERLINK "" \l "PO0000072" \o "Приложение 2" приложением 2 ;
i = 1, 2, ... п.
1.1.3.2. Полученные данные аппроксимируют зависимостью γ = F(D) и определяют диаметр диафрагмы, соответствующий уровню энергии γH, указанному в стандартах или ТУ на лазеры конкретных типов.
Найденный диаметр диафрагмы принимают за диаметр пучка лазерного излучения.
1.1.3.3. При измерении по схеме с учетом требований HYPERLINK "" \l "PO0000013" \o "Пункт 1.1.1.9" п. 1.1.1.9 γi вычисляют по формуле
. (2)
1.1.3.4. Обработку результатов измерений можно проводить с использованием ЭВМ. Алгоритм обработки приведен в HYPERLINK "" \l "PO0000089" \o "Приложение 4" приложении 4 .
1.1.4. Показатели точности измерения
Погрешность измерения диаметра пучка находится в интервале ± 24 % с установленной вероятностью 0,95. Расчет погрешности измерения приведен в HYPERLINK "" \l "PO0000077" \o "Приложение 3" приложении 3 .
1.2. Метод распределения плотности энергии (мощности)
1.2.1. Измерение основано на определении диаметра круга, в котором заключена заданная доля энергии (мощности) лазерного излучения. Центр этого круга должен соответствовать точке сечения пучка лазерного излучения, совпадающей с энергетическим центром относительного распределения плотности энергии (мощности) ОРПЭ (М)*.
* Под энергетическим центром ОРПЭ (М) понимают точку в плоскости сечения пучка лазерного излучения, являющуюся центром тяжести распределения плотности энергии (мощности) в соответствующем сечении.
1.2.2. Измеряют ОРПЭ (М) по ГОСТ 25917.
1.2.3. Обработка результатов. Показатели точности измерения
1.2.3.1. Строят матрицу значений относительной плотности энергии (мощности) βkl в различных точках сечения лазерного пучка, где k, l - координаты точки сечения.
1.2.3.2. Полную энергию (мощность) лазерного излучения z1 вычисляют по формуле
, (3)
- равномерный шаг между соседними точками ОРПЭ (М), в которых определена βkl по соответствующим осям координат;
М, N - количество точек в сечении пучка по строке и столбцу матрицы значений соответственно.
1.2.3.3. Координаты энергетического центра О (x0, y0) ОРПЭ (М) (см. HYPERLINK "" \l "SO0000002" \o "Чертеж 2" черт. 2 ) вычисляют по формулам:
, (4)
. (5)
Изображение матрицы значений βkl
Черт. 2
1.2.3.4. Диаметр D1 окружности, в которую полностью вписывается матрица значений βkl, вычисляют по формуле
(6)
- координаты наиболее удаленного от энергетического центра элемента матрицы.
1.2.3.5. Уменьшают диаметр Di (где i - 1, 2, 3 ...) таким образом, чтобы окружность с центром в точке О (x0, y0) охватывала хотя бы на одну измеренную точку меньше, чем окружность диаметром Di-1
1.2.3.6. Определяют энергию (мощность) z лазерного излучения, заключенную в круге диаметром D, аналогично HYPERLINK "" \l "PO0000034" \o "Пункт 1.2.3.2" п. 1.2.3.2 .
1.2.3.7. Для каждого i-го значения диаметра Di вычисляют отношение γi по формуле
(7)
1.2.3.8. Определяют диаметр пучка аналогично HYPERLINK "" \l "PO0000024" \o "Пункт 1.1.3.2" п. 1.1.3.2 .
1.2.3.9. Обработку результатов целесообразно проводить с использованием ЭВМ. Алгоритм определения диаметра пучка приведен в HYPERLINK "" \l "PO0000089" \o "Приложение 4" приложении 4 .
При радиальной структуре матрицы значений все приведенные в HYPERLINK "" \l "PO0000089" \o "Приложение 4" приложении 4 формулы следует преобразовать в полярные координаты (rk, φ1).
1.2.3.10. Погрешность измерения диаметра пучка лазерного излучения находится в интервале ± 25 % с установленной вероятностью 0,95. Расчет погрешности измерения приведен в HYPERLINK "" \l "PO0000077" \o "Приложение 3" приложении 3 .
2.1. Метод фокального пятна
2.1.1. Аппаратура
2.1.1.1. Схема расположения, средств измерений и вспомогательных устройств приведена на HYPERLINK "" \l "SO0000003" \o "Чертеж 3" черт. 3 .
1 - лазер; 2 - ослабитель; 3 - оптическая система; 4 - устройство для измерения диаметра пучка излучения; 5 - средство юстировки
Черт. 3
2.1.1.2. Ослабитель должен обеспечивать значение энергии (мощности) лазерного излучения в пределах, установленных в эксплуатационной документации на применяемые средства измерений и вспомогательные устройства.
Погрешность, вносимая ослабителем, должна быть в пределах ± 5 %. Если энергия (мощность) лазерного излучения не превышает верхнего предела измерителя, допускается не использовать ослабитель 2.
2.1.1.3. Оптическая система должна фокусировать лазерное излучение. В качестве оптической системы можно использовать линзу, вогнутое зеркало или совокупность их в сочетании с другими оптическими элементами, например отклоняющей пластиной, оптическим клином.
Входная апертура оптической системы должна превышать более чем на 50 % диаметр пучка