ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЛАЗЕРЫ И ИЗЛУЧАТЕЛИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Издание официальное
ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва
Группа Э29
УДК 621.375.826:539.1.05:006.354
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЛАЗЕРЫ И ИЗЛУЧАТЕЛИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ
Метод измерения поляризационных характеристик лазерного излучения
Lasers and solid-state laser heads.
Method of polarization characteristics
ОКП 63 42m
Дата введения 01.01.93
Настоящий стандарт распространяется на твердотельные лазеры и излучатели импульсного режима с модуляцией добротности (далее — лазеры) и устанавливает метод измерения параметров, определяющих состояние поляризации лазерного излучения: параметров Стокса, степени поляризации лазерного излучения, азимута эллиптически-поляризованного излучения, эллиптичности поляризации.
Термины, применяемые в стандарте, и их пояснения — по ГОСТ 15093, ГОСТ 23778 и приложению 1.
Общие положения — по ГОСТ 24714.
Требования радиационной и лазерной безопасности должны соответствовать ГОСТ 12.1.040 и Публикации МЭК 825*.
1. ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЙ
1.1. Измерение параметров, определяющих состояние поляризации лазерного излучения, основано на измерении энергии (мощности) лазерного излучения, прошедшего через анализатор, плоскость пропускания которого образует определенные углы с горизонтальным направлением, или прошедшего через призму, или
*> До прямого применения стандарта МЭК в качестве государственного стандарта рассылку данного стандарта МЭК на русском языке осуществляет ВНИИ «Электронстандарт».
Издание официальное
(С) Издательство стандартов, 1992
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта России
С. 10 ГОСТ Р 50006-92
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1» РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством электронной промышленности СССР
РАЗРАБОТЧИКИ
Н. В. Фролов (руководитель темы); Г. В. Кудрявцева; Л. А. Медведева; Е. В. Краснова
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 15.07.92 № 695
3. Срок проверки — 1997 г.
4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Редактор В. М. Лысенкина Технический редактор О. Н. Никитина Корректор А. В. Прокофьева
Сдано в наб. 06.08.92 Подп. в печ. 10.09.92 Уел. п. л. 0,75. Уел. кр.-отт. 0,75. Уч.-изд. л. 0,55.
Тираж 141 экз.
Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов, 123557, Москва, ГСП.
Новопресненский пер., 3.
Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 1801
С. 2 ГОСТ Р 50006-92
четвертьволновую пластину (далее — фазовую пластину) и анализатор, плоскости пропускания которых имеют определенную относительную ориентацию.
Поляризационные характеристики лазерного излучения измеряют в многомодовом режиме работы лазера, если одномодовый режим не оговорен в эксплуатационной документации на лазер.
2. АППАРАТУРА
2.1. Схема расположения средств измерений и вспомогательных устройств должна соответствовать чертежу.
|
{ — лазер; 2 — диафрагма; 3 — фазовая пластина или призма; 4 — анализатор; 5 — ослабитель; 6 — средство измерения энергии (мощности) лазерного излучения; 7 — средство юстировки |
2.2. Перечень рекомендуемых средств измерений и вспомогательных устройств приведен в приложении 2, (табл. 2).
2.3. Диафрагма должна иметь отверстие диаметром не более 1,0 мм.
2.4. Фазовая пластина (или призма) должна создавать разность фаз между ортогональными линейно-поляризованными составляющими лазерного излучения на длине волны исследуемого лазера.
Погрешность измерения коэффициента пропускания фазовой пластины или призмы не должна быть более ±5 %.
2.5. Анализатор должен быть установлен в поворотное устройство (с градуированной шкалой), позволяющее фиксировать его положение таким образом, чтобы плоскость пропускания располагалась горизонтально, вертикально, под углом 45° и 135° к горизонтали.
Погрешность, обусловленная неточностью определения угла поворота, должна быть в пределах ±1,0%.
2.6. Ослабитель должен обеспечивать пропускание энергии (мощности) лазерного излучения, значение которой не превышает верхний предел энергетического диапазона применяемого средства измерения.
2.7. Средство измерения энергии (мощности) лазерного излучения (далее — средство измерения) должно иметь энергетический,
ГОСТ Р 50006-92 С. 3
спектральный и временной диапазоны, обеспечивающие измерение параметров излучения исследуемого лазера.
Погрешность средства измерения не должна быть более ±8%.
2.8. Визуализатор должен обеспечивать наблюдение лазерного излучения в невидимой области спектра.
3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Устанавливают лазер на рельс и подготавливают его к работе в соответствии с эксплуатационной документацией на него. Юстируют лазер, для чего устанавливают две диафрагмы на рельс так, чтобы их отверстия находились на одинаковой высоте от горизонтальной плоскости рельса и расстояние между ними было не менее 1 м. Добиваются, чтобы излучение лазера проходило через отверстия диафрагм.
Допускается использовать для юстировки лазера одну диафрагму. Перемещая диафрагму вдоль рельса на расстояние не менее 1 м, добиваются прохождения лазерного излучения через отверстие диафрагмы в двух крайних ее положениях.
В случае, если излучение лазера находится в невидимой области спектра, юстировку лазера и контроль измерения проводят с помощью визуализатора. После юстировки диафрагму убирают.
3.2. Устанавливают средство измерения таким образом, чтобы лазерное излучение попадало в центр приемного окна. При необходимости перед приемником устанавливают ослабитель.
Включают средство измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
3.3. Устанавливают анализатор таким образом, чтобы плоскость входной грани анализатора была перпендикулярна направлению распространения лазерного излучения, а плоскость пропускания линейного поляризатора была горизонтальной.
Допускается использовать другие приемы и средства юстировки.
3.4. Измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (Д) с помощью средства измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
3.5. Вращая поворотное устройство, устанавливают анализатор так, чтобы плоскость пропускания была вертикальна, и измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (Д).
3.6. Вращая поворотное устройство, устанавливают анализатор так, чтобы плоскость пропускания составляла угол 45° с горизонталью. Измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (Д) с помощью средства измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
3.7. Вращая поворотное устройство, устанавливают анализатор так, чтобы направление пропускания составляло угол 135° с гори-
зонталью. Измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (А) с помощью средства измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
3.8. Устанавливают перед анализатором фазовую пластину так, чтобы входная грань фазовой пластины была перпендикулярна направлению распространения лазерного излучения.
3.9. Вращая поворотное устройство, устанавливают анализатор в положение, указанное в п. 3.6, и измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (/5) с помощью средства измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
3.10. Вращая поворотное устройство, устанавливают анализатор в положение, указанное в п. 3.7, и измеряют энергию (мощность) лазерного излучения (/в) с помощью средства измерения в соответствии с эксплуатационной документацией на него.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Вычисляют полную энергию (мощность) лазерного излучения (№) и параметры Стокса (М, С, S) по формулам:
W=(f г-\-12):К0,
М=(1 г-ЬУК0,
С=(1а-1,):К0,
с_ [ъ~£в_
КоКп ’
где W — полная энергия (мощность) лазерного излучения, Дж (Вт);
1\ — значение сигнала, измеренное по п. 3.4, Дж (Вт);
/2 — значение сигнала, измеренное по п. 3.5, Дж (Вт);
/Со — коэффициент пропускания ослабителя на длине волны измеряемого лазерного излучения;
М — компонента горизонтальной поляризации вектора Стокса лазерного излучения, Дж (Вт);
С — компонента поляризации под углом 45° вектора Стокса лазерного излучения, Дж (Вт);
/з — значение сигнала, измеренное по п. 3.6, Дж (Вт);
U — значение сигнала, измеренное по п. 3.7, Дж (Вт);
5 — компонента правоциркулярной поляризации вектора Стокса лазерного излучения, Дж (Вт);
/5 — значение сигнала, измеренное по п. 3.9, Дж (Вт);
/б — значение сигнала, измеренное по п. 3.10, Дж (Вт);
/Сп — коэффициент пропускания фазовой пластины (призмы) на длине волны измеряемого лазерного излучения.
ГОСТ Р 50006-92 С. 5
4.2. Вычисляют степень поляризации лазерного излучения (Р) по формуле
(5)
4.3. Вычисляют азимут эллиптически-поляризованного излучения (ф) по формуле
ч>= агс*ё 1а ■ (6)
4.4. Вычисляют эллиптичность поляризации лазерного излучения (-J-) по формуле
где а — малая ось эллипса поляризации лазерного излучения; Ь — большая ось эллипса поляризации лазерного излучения.
4.5. Границы интервалов погрешностей измерений параметров Стокса (6м; 6с; 6s), степени поляризации лазерного излучения (6р), азимута эллиптически-поляризованного излучения (6Р ) и эллиптичности поляризации (6_П при установленной вероятности
ь
0,95 определяют расчетным путем по формулам:
I 1 oelAi ?i 7‘+/* I ^«+^+^4
{., с* \ ■ V «5H-4U.
2Mq>( 1+ др-)
s£=±l)96 --w X
ь Si- (W+/W+Cа)
Х V+21.740ИМ-С*). (Ю)
, / /!+/!
«м= + 1,96 у 10,86 +2,33, (11)
8с =±1,96 у 10,86 (T^fr +2,33, (12)
8s = ± 1,96 у 10,86 (7^|— +10,69. (13)
4.6. Расчет погрешностей измерения приведен в приложении 3.
Таблица \
ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ
Компонента горизонтальной поляризации нормированного вектора Стокса лазерного излучения
Компонента поляризации под углом 45° нормированного вектора Стокса лазерного излучения
Компонента правоциркулярной поляризации нормированного вектора Стокса лазерного излучения
Разность энергии (мощности) линейно-поляризованного лазерного излучения, прошедшего через поляризаторы с азимутами 0 и 90° относительно заданной системы координат Разность энергии (мощности) линейно поляризованного излучения, прошедшего через поляризаторы с азимутами 45 и 135° относительно заданной системы координат Разность энергии (мощности) лазерного излучения, прошедшего через устройство, пропускающее колебания с правой круговой поляризацией, и излучения, прошедшего через устройство, пропускающее колебания с левой круговой поляризацией
ГОСТ Р 50006-92 С. 7
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Таблица 2 |
Наименование |
Тип |
Обозначение документа |
Анализатор |
Поляризатор |
ет МЗ.847.027 |
Призма |
-- |
ет 7.201.030 |
Ослабитель |
Стекло цветное оптическое 40X40 |
ГОСТ 9411 |
Измеритель |
Измеритель калориметрический твердотельный ИКТ-1Н |
ТУ 50—15—83 |
|
Измеритель средней мощности ИМО-2Н |
ТУ 50—39—83 |
Визуализатор |
_ |
ет 2.845.001 ТУ |
Линейка |
_ |
ГОСТ 17435 |
Диафрагма |
_ |
ет 3.932.004 |
Рейтер |
..... |
Нет 4.110.000 |
Направляющая |
_ |
Нет 4.202.007 |
Рельс (оптической скамьи станочного профиля) |
Стенд лабораторный |
ет М4.137.038 |
Фазовая пластина |
— |
ет 3.904.034 |
|
Примечание. Допускается применение других средств измерений и вспомогательных устройств с техническими характеристиками, соответствующими требованиям, указанным в разд. 2. |
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
Погрешности измерения параметров Стокса 6С ; б5), степени поляри
зации лазерного излучения (бр ), азимута эллиптически — поляризованного излучения (в у ) и эллиптичности поляризации (б а ) определяют по формулам со-
Т
ответственно:
/?-/! |
/в? Щ) |
|
ь\ |
|
|
Ur+*rJ |
+ *T |
+ K\ ' |
(14) |
%+Ъ |
|
I 6* |
b\ |
|
|
U2j ~l" /cl J |
'+K| |
+ K2 » a4 |
(15) |
|
(16) |
л[ Л± V fl* (W
|
»Г |
1 «s |
a24 |
^5 |
■*l |
, |
)+*r |
+ ^2 a4 |
+ ^2 * Kb |
к% /?+/!
ba -zt каш „ _
Г F* x П*Ч-/Ма+С2)
«i
где a — коэффициент, обусловленный исключением в процессе измерения систематических составляющих погрешностей средств измерения энергии (мощности), так как при измерении Л; h; h; h; h; /б используется один и тот же экземпляр средства измерения, а<Ю,5;
61 —I погрешность средства измерения ±8 %;
62 — погрешность^ обусловленная неточностью градуировки шкалы анали
затора ±1 %;
63 — погрешность, вносимая ослабителем ±3 %;
ГОСТ Р 50006-92 С. 9
64 _ погрешность, обусловленная нестабильностью энергии (мощности) ла
зерного излучении за время проведения измерений ±3 %;
65 — погрешность, вносимая фазовой пластиной (призмой) ±5 %; Км; *с;
Ks; Кр; Кф; ка; Кь Къ *з; К*; *5 — коэффициенты, зависящие от распреде-
ь
ления суммарных, частных погрешностей и установленной вероятности, с которой определены эти погрешности; Кх^К^—Кз—Кь—^^Ъ — для равномерного закона распределения; Км—Кс —Ks =*р=* ф=Ка =1,96 — для нормального
Т
закона распределения;
*4 = 3.