GB/T11297.1-2017
激光棒波前畸变的测量方法
Testmethodforwavefrontdistortionoflaserrods
- 中国标准分类号（CCS）L90
- 国际标准分类号（ICS）31.030
- 实施日期2017-12-01
- 文件格式PDF
- 文本页数8页
- 文件大小504.06KB
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激光棒波前畸变的测量方法
国家标准 GB/T11297.1一2017 代替GB/T11297.1一2002 激光棒波前畸变的测量方法 Testmethodforwavefrontdistortionoflaserrods 2017-05-31发布 2017-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T11297.1一2017 激光棒波前畸变的测量方法 范围 本标准规定了采用移相干涉术计算材料本身波前畸变的测量条件及测试步骤
本标准适用于波长为633nm的光波能透过的激光晶体,也适用于玻璃、陶瓷或其他类似材料
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凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T112931989固体激光材料名词术语 术语和定义 GB/T112931989界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 波前wavefront 光波振动相位相同的点所构成的面 3.2 波前畸变wavefrontdistortion 当理想光波(平面波或球面波)被透射或反射后,其波前发生的变化为波前畸变,通常以畸变量最大 的峰谷值(PV)作为其数字指标
要求 4.1测试条件 除非另有规定,测试应在以下条件下进行 温度:22C士5; a 测试期间温度波动:<1C; b) 相对湿度;<85%; c 应处于无明显的震动、气流、烟尘的环境中 d 4.2被测激光棒的要求 除特殊要求外,激光棒应满足以下要求 两端面平行度(平面/平面)应优于或等于30"; aa b 端面对棒轴垂直度应优于或等于5'; 端面麻点直径0.004mm一0.1mm,总数量少于0.8D,,擦痕宽度0.004mm0.1mm,总长 c 度小于2D,[D，为激光棒直径,单位为毫米(mm]; d 端面应清洁,无影响测量的灰尘和挡光污渎
GB/T11297.1一2017 5 测试原理 5.1通则 采用数字波面干涉仪对激光棒波前畸变进行计算,此仪器利用双光束干涉原理的带有移相式的干 涉仪为主机,配有计算机可以将光强干涉图转化为数字化干涉图,由计算机按照移相干涉术计算,直接 获得测试波前数字化指标(Zernike多项式、峰谷值PV,均方根RMS等)
移相干涉术的原理参见附 录A
5.2多次通过 若波前多次通过激光棒(见图l),则波前畸变PV值按式(1)计算
PV WFD)= 式中: (WFD) -相应于测试波长入的波前畸变,以入(波长)计; 以波长数为单位的峰谷值,以入(波长)计 PV -波前通过激光棒的次数
干涉仪 激光棒 标准平品 图1光波通过激光棒的光路图 5.3工作波长 由于激光棒的工作波长与测量所用光源的波长不同,相应的波前畸变也不同,可用式(2)进行换算: wFD)--(wrD. 2) 式中 (WFD) 相应于激光棒工作波长入'的波前畸变,以入(波长)计 测量光源的波长,单位为纳米(nm); 入 -激光棒的本征波长,单位为纳米(nm); 相应于测试波长入的波前畸变,以入(波长)计
(WFD) 5.4单位长度 如需要激光棒在25.4mm(1in)长度内光学质量指标,可用式(3)进行换算: 25.4 (WFD). (WFD) )A,25.1一 式中 (wFD). 以25.4mm表示的相应于测试波长入的波前畸变,以入(波长)计; 被测激光棒的长度,单位为毫米(mm); WFD -相应于测试波长入的波前畸变,以入(波长)计
GB;/T11297.1一2017 5.5峰谷值与干涉条纹的关系 工程上评价激光棒的波前畸变通常用干涉条纹来表述,峰谷值与干涉条纹的关系参见附录B
测试装置 6.1通则 测试装置应经校准,符合使用要求
6.2测试装置 测试装置应符合以下要求 分辨率:不低于128×128像素; a 精度:优于或等于入/20; b 测量激光棒口径:不小于2mm; d 空腔质量:优于或等于入/20:; 测试区域内最少采样点;不少于200; e f 测量波长;633nm
测试步骤 7.1按数字式波面干涉仪的操作规程顺序打开各部分开关,使系统处于待测状态
7.2检验前开机预热30min
7.3打开计算机,进人测量程序,打开实时显示背景条纹
7.4将端面清洁的被测激光棒放在承物台(V型槽或平台)上,置于干涉腔中;载物台为绝热载物台,测 试前的均温时间根据激光棒导热率决定,至少30min
7.5调整承物台,使得测试光束沿轴向通过激光棒,先将激光棒端面条纹调出,然后左右倾斜被测激光 棒,当端面条纹刚好消失后,再移动端面反射光点距离的20%
7.6调整激光棒后端的参考平晶倾斜状态,使得激光棒中的干涉条纹数量最少
7.7选取测试范围边缘为距激光棒边缘0.5mmlmm 7.8待干涉图图像稳定(定温时间由激光棒晶体材料的体积和热膨胀系数确定)后,开始测试,程序进 行移相计算得出PV值
精密度 在符合测试条件的实验室测量,激光棒波前畸变的测量重复性在10%以内
测试报告内容 测试报告应包括以下内容 测试单位; b 测试仪器编号;
GB/T11297.1一2017 送检单位; c d 环境条件; e 测试人员; 测试日期 f 激光棒规格 g h)峰谷值; iD 均方根值
GB;/T11297.1一2017 附录A 资料性附录 移相干涉术的原理 在装有移相器的数字波面干涉仪(泰曼-格林型或斐索型)中,干涉场中某一点(,y)的光强表达式 为式(A.1): )十》a(兴uc I(.r,y,= y) A.l 其中,为干涉腔中的相位差,与干涉腔长度1的关系为式(A.2) 2r ”nl 入 2T 令A
=a'十6';A1=2abcos ;B=2absin w(
y)
则式(A.)可以写成式(A.3) (c) I(r.y.l)一A
十Aicos十Bsino (A.3 由式(A.3)可见,干涉场中任一点的光强都是的正弦(余弦)函数,移相器推动参考反射镜改变干 涉腔长度1也即改变干涉腔中的相位差),将使干涉场的光强I得到调制
参考镜每移动入/2,干涉 场中任一点的亮暗变化一个周期
若亮暗变化户个周期,对应的1变化量为从/2
若以阶梯式伸长驱 动参考镜,使1也呈分立阶梯变化
如设在一个周期内变化数为n,即在一个周期内对每个采样点采样 n次,则每次移动步距为入/2n
在干涉场中,采样点(.r,y)呈方阵分布,在每一个采样点(r,y)处分立 阶梯上的光强值为 " 1(x,y,l,)=A
十Acos 气/+从,m A.4 式中,l,=i(i=1,2,n)
由三角函数正交性可以求得式(A.5)一式(A.7) A.5 A0=！ 1e了y" ',y,l)cos2kl A.6 习G A1= A.7 从,- I(,y,l,)sin2Al. 各采样点的相位值可由两个加权平均值之比给出,即得式(A.8): NI(r.y,l,)sin" B =tan" (A.8 u() =tan 2开 习1(r,y,l,)cos 为降低噪声影响,提高测量准确度,对个周期的光强采样n×力个数据作累加平均,则得式(A.9): 2i )sin I(.r,y,l w(.r,y ,tan A.9 2Ti I(,y. cos 于是,对于干涉场中N×M个采样点(r.y).按式(A.9)就可求得波像差函数w(r,y). 其峰谷值PV公式(A.10)计算: PV=w'.r A.10 r",y)m一w(r,y)mn
GB/T11297.1一2017 附 录 资料性附录 峰谷值与干涉条纹的关系 工程上通常以干涉条纹数来描述激光棒的波前畸变,峰谷值与干涉条纹的关系可用下式转换: 以波长数计,可用公式(B.1)计算与最大峰-谷值偏差相应的波前畸变: PV)=N (B.1 式中 PV -以波长数为单位的峰谷值; N 干涉条纹数 -测试光束通过被测激光棒的次数
对双程型干涉仪,n=2
激光棒波前畸变的测量方法GB/T11297.1-2017
激光棒是一种常用于激光器系统中的检测工具，用于测量激光束的空间均匀性和波前质量等参数。在实际使用过程中，由于各种因素的影响，激光棒会产生波前畸变，对测量结果造成一定影响。GB/T11297.1-2017是中国标准化协会发布的有关激光棒波前畸变的测量方法的标准，下面我们将从定义、测量原理、测量步骤等方面详细介绍。
定义
激光棒波前畸变是指激光棒在测量过程中，由于环境因素或激光器系统自身因素导致的激光束畸变。波前畸变会影响到激光束在传输过程中的光学性能，进而影响到系统的整体效果。
测量原理
激光棒波前畸变的测量原理是利用CCD相机采集激光棒接收到的图像，并通过计算机对图像进行处理和分析，求解出激光束的波前畸变情况。通常采用Hartmann-Shack方法进行测量，即基于点阵干涉的波前测量技术。
测量步骤
GB/T11297.1-2017标准规定了激光棒波前畸变测量的具体步骤：
- 安装调试激光棒与光路
- 确定激光束入射位置
- 利用CCD相机采集激光棒接收到的图像
- 对图像进行处理和分析，求解波前畸变情况
- 根据实际需求进行数据处理和分析
总结
激光棒波前畸变的测量是激光器系统中不可或缺的工作，准确的测量结果对于保证系统整体性能有着至关重要的作用。希望本文能够为大家介绍激光棒波前畸变的测量方法提供一些有价值的参考。
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