《激光器和激光相关设备 激光光学元件吸收分布测量》征求意见
- 2023/5/31 9:16:11 25785
- 来源：仪表网
【仪表网 行业标准】近日，由电子科技大学 、中国工程物理研究院应用电子学研究所 、中国兵器工业标准化研究所等单位起草， TC103(全国光学和光子学标准化技术委员会)归口的国家标准计划《激光器和激光相关设备 激光光学元件吸收分布测量 光热成像法》征求意见稿已编制完成，现公开征求意见，截止时间2023年7月29日。
国际标准化组织(ISO)在光学元件吸收损耗的测量方法方面，在2003年出版颁布了 ISO 11551《光学和光子学 激光器和激光相关设备 激光光学元件吸收测试方法》并于 2019 年修订，规定了基于激光量热技术的光学元件吸收测量方法，即通过采用高灵敏温度传感器直接接触测量被测光学元件在激光照射下的温升过程确定吸收损耗值。其优点是方法相对简单、标定过程相对容易、测量结果有较高的可靠性。但其也存在测量时间长、无空间分辨测量能力、被测样品尺寸和形状受限等缺点。因此，激光量热法仅适用于小口径测试片(陪镀片)的吸收测量，无法用于大口径激光光学元件的吸收损耗测量，也无法实现激光光学元件吸收分布的扫描成像。
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用 ISO 23701-2023《光学和光子学 激光器和激光相关设备 激光光学元件光热吸收测量和成像技术》。本标准与 ISO 23701-2023 相比做了下列编辑性修改：
——修改了标准题目，以强调光热测量方法的吸收分布成像能力，并将“技术”修改为“方法”。
——删除了 ISO 23701-2023 的前言部分，根据 GB/T 1.1-2020 和 GB/T 20000.2-2009对前言进行了重新编写，以符合国家标准的规范；
——删除了 ISO 23701-2023 的引言部分(Introduction)。该引言主要介绍了现有基于激光量热的激光光学元件吸收测量方法国际标准(ISO 11551)的局限性和制定本标准的必要性，并扼要介绍了基于光热技术的吸收测量方法的优点，属解释性、资料性信息，而非本标准的必须内容；
——删除了 ISO 23701-2023 中 6.4 节附录 B 的引用。附录 B 给出的是表面吸收与体吸收的分离，并没有直接给出三维吸收分布扫描测量中深度方向测量时的标定程序。
——中英文表达方式有很大不同。如果完全等同翻译，会影响读者对标准的阅读理解，不利于标准的推广应用。编制组在不改变 ISO 标准原文技术内容的前提下，按照中文表达习惯进行了修改；
——中英文标准的编制规则不同，编制组在不改变 ISO 标准原文技术内容的前提下，按 GB/T 1.1-2020 的相关规定对本部分的格式进行了编辑性修改。
本文件与 ISO 23701-2023 的技术性差异及其原因如下：
——用规范性引用文件代替了国际标准，以适应我国的技术条件，具体调整如下：
⚫ 用等效采标国际标准 GB/T 3102.6-1993 代替 ISO 80000-7
⚫ 用修改采用国际标准的 GB/T 15313-2008 代替了 IS0 11145 ;
⚫ 用等同采用的国家标准 GB/T 25915.1-2021 代替了 ISO 14644-l ；
本文件规定了激光光学元件的吸收测量和高空间分辨二维/三维扫描吸收分布成像测量的测试要求、测试系统、测试程序、数据采集和处理方法以及吸收率标定方法。
本文件适用于光学激光元件二维/三维吸收分布成像测量，即测量吸收与位置的函数，可用于高功率/高能激光系统中的大口径光学元件的吸收缺陷/吸收分布检测。
测量原理：
基于光热效应，光热技术对激光光学元件的弱吸收测量具有很高的灵敏度。在一个典型光热实验中，一束泵浦光用于辐照待测样品的表面，由于光吸收，样品内部产生热量，从而形成了一定的温度分布。对激光光学元件来说，样品由于热膨胀将会产生表面形变，而温度的梯度分布也会导致光学元件的折射率随温度分布产生梯度变化。结合光热技术，再利用另一束探测激光光束来检测被测样品表面形变或者折射率梯度变化，就可以对样品的吸收率(吸收)进行测量。通过对光热信号幅值标定就可以得到被测样品的绝对吸收值(吸收率)；通过测量样品不同位置的吸收/吸收率，就可以得到整个样品的吸收/吸收率的分布结果。
光热透镜(或热透镜 TL)和光热偏转(PTD)都可以用于激光光学元件吸收测量及吸收分布扫描测量，因为光热信号的幅值与激光光学元件的吸收/吸收率成线性比例关系,基于反射探测光束和透射探测光束的光热构型都可以用于激光光学元件的吸收测量和吸收分布成像。
测试环境：
测试地点应该洁净无尘、空气相对湿度介于 40%至 60%之间。空气中残余灰尘粒子个数应当满足 GB/T 25915.1-2021 中规定的 7 级净化间标准。
数据采集与处理：
在被测样品的每一个位置，通过锁相放大器在一段时间内多次测量光热信号的幅值和相位取平均值并记录下来。光热测量可以在几个不同样品位置重复测量，报告给出的吸收/吸收率的值是不同位置测量结果的平均值。在进行吸收扫描成像测量时，通过扫描平移台控制样品移动，这样就可以测量被测样品在不同位置处光热信号的幅值和相位，选取一定的扫描步长和扫描范围，就可以得到该区域的光热信号幅值的分布图，也就代表了该区域的吸收分布，同时也可以获得光热相位的分布图，有利于表征被测样品的热物理性质。
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