ISO标准1

ISO标准1

前言

每种激光光束的传播特性在二阶矩的方法中能够通过十个独立的参数表征（见ISO/TR 11146-3）。然而，由于它们更高的对称性，实际上大部分的激光光束只需要更少的参数就能完全描述它们的特性。大部分实际激光由于它们谐振器的设计使用象散校正或轻微象散的发射光束。

ISO11146标准的这部分描述了测量象散校正或轻微象散光束的方法，然而第二部分解决了一般象散校正光束的测量方法。对于不知道类型的光束第二部分的方法也适用。两部分描述的基于二阶矩的方法的光束特性仅仅在近轴近似有效。

ISO/TR 11146-3中给出了光束特性和传播的理论描述和激光光束的分类，它是一个信息技术报告和描述了背景减法和偏移校正的进程。

ISO11146标准的这部分中，功率（能量）密度分布的二阶矩决定了光束宽度。然而，直接测量来自一些激光光源的光束的数量可能存在一些问题。在这种情况下，只要得到可比较结果，可能采用其他间接的二阶矩测量方法。

在ISO/TR 11146-3中，描述了光束宽度测量的三种可选择的方法和ISO11146中它们之间的关系。这些方法是：

一、可变光圈的方法；

二、移动刀口的方法；

三、移动狭缝的方法；

激光和激光相关的设备——激光光束宽度，发散角和光束扩散率。

第一部分：

象散校正和轻微象散光束

ISO 11146这部分规定了测量光束宽度（直径），发散角，和光束扩散角。这部分只适用于象散校正和轻微象散的光束。如果光束的类型是未知的，对于一般的象散光束， ISO 11146也是适用的。

(2)规范性引用文件

下面的引用文件对于文件的应用是必不可少的。凡是注日期的参考文献，其最新版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，的最新版本引用文件（包括任何修订）适用。

（3）术语和定义

注明： 定义中的x,y 和z 轴参考第四章描述的实验室系统。这里贯穿整个文件的‘功率密度分布E （x,y,z ）’术语指的是连续波光源。在脉冲光源的情况下，它可能要被‘能量密度分布H （x,y,z ）’取代。

3.1 功率密度分布的一阶矩 光束横截面的功率密度分布的y x ,质心坐标轴给定：

和

注意：对于实际的应用，无限积分限以第7条特定的方式降低了。

3.2 功率密度分布的二阶矩

222,,xy

y x σσσ 归一化的加权积分比功率密度分布，给定如下： 和⎰⎰⎰⎰∞∞-∞

∞-∞∞-∞

∞--->==

z y x E dxdy y y x x z y x E xy z xy ),,())()(,,()(2σ 注意一：对于实际的应用，无限积分限以第7条特定的方式降低了。

注意二：)(2z xy σ是一个象征性的符号，而不是正真的（正方形）

。它的值可以为正，为负或为零。

注意三：角括号是在ISO 11146-2和ISO/TR 11146-3中使用的操作符号。

3.3 功率密度分布的主轴

基于光束横截面上功率密度分布的中心二阶矩的最大和最小光束范围的轴。

注意：最大和最小范围的轴总是互相垂直的。

3.4 功率密度分布的取向

ϕ角介于实验室系统的x 轴和更靠近x 轴的功率密度分布的主轴的x 轴之间。

注意：对于这个定义，当|ϕ|不等于

4π时44πϕπ<<-；如果4

πϕ±=，ϕ被定义为x 轴和功率密度分布的主轴之间的夹角。

3.5 束宽 y x d d σσ,是光束横截面的功率密度分布的范围，在Z 轴位置沿着更靠近实验室坐标系统的X

和Y 轴的主轴，分别基于功率密度分布的中心二阶矩。

注意1：如果主轴使得实验室坐标系统的X 轴和Y 轴角度为

4

π，则x d σ按照惯例是更大的束宽。

注意2：该定义不同于 ISO 11145:2001给定的定义，3.5.2条，束宽仅仅在实验室系统下被定义，然而 ISO 11146部分的目的是在主轴系统被定义的束宽。

3.6 功率密度分布的椭率

ε比值是最小和最大束宽之比。 3.7 圆形的功率密度分布

功率密度分布具有比0.87更多的椭率。

3.8 σd 圆形功率密度分布的范围，基于二阶矩。

3.9 像散校正

自由传播的条件下任何平面上具有圆形功率密度分布的光束特性和展示了经过传播穿过所有具有相同或方位角方向的棱镜的圆柱形透镜的功率密度分布。

3.10 轻微像散

非像散校正光束在自由传播条件下的方位角展示的恒定的取向的特性，该取向在通过圆柱光学元件（它的圆柱坐标平行于光束的主轴之一）之后保持不变。

注意：对应于轻微像散的光束，功率密度分布的主轴被称为该光束的主轴。

3.11 一般像散

既不是像散校正也不是轻微像散的光束的特性。

注意：ISO 11146部分仅仅能够处理象散校正和轻微像散的光束。参考ISO 11146-2，一般象散校正光束。

3.12 束腰位置

0,0,0z z z y x 点从z=0参考面，该平面的束宽或光束直径沿着传播轴达到它们的最小值。 参见图1.

注意一：在这种情况下一般像散校正光束是在标准部分的范围之外，这种定义不适用。 注意二：对于轻微像散光束，束腰位置y x z z 00和对应于主轴，可能或可能不一致。

3.13 束腰宽度

00,y x d d σσ轻微象散光束的束腰位置的束宽。

注意：0x d σ是在x z 0处的束宽x d σ，0y d σ是在y z 0处的束宽y d σ。

3.14 束腰直径

0σd 是像散光束的束腰位置处的光束直径。

3.15 光束发散角

,,,σσσΘΘΘy x 为测量增加的束宽或光束直径，光束直径从束腰位置不断增加长度。给定如下：

对于轻微像散光束