激光光束分析儀校準規(guī)范

JJFXXXX—20XX激光光束分析儀校準規(guī)范serBeamAnalyzers(征求意見稿)XX－XX－XX發(fā)布20XX－XX－XX實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJFXXXX20XX激光光束分激光光束分析儀校準規(guī)范nSpecificationforJJFXXXXXX：全國光學計量技術(shù)委員會研究院術(shù)委員會負責解釋JJFXXXX20XX李向召(深圳市計量質(zhì)量檢測研究院)鄧玉強(中國計量科學研究院)張云鵬(中國計量科學研究院)夏銘(上海市計量測試技術(shù)研究院)麻云鳳(中國科學院空天創(chuàng)新研究院)張帆(江蘇省計量科學研究院)JJFXXXX0XXI錄 2引用文件 ()13術(shù)語 ()14概述 ()15計量特性 ()26校準條件 ()2 7校準項目和校準方法 ()3 8校準結(jié)果表達 ()7 附錄A校準原始記錄參考格式 ()9 附錄D術(shù)語 (3)1JJFXXXX0XX引言同構(gòu)成本規(guī)范制定的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。JJFXXXXXX第1頁激光光束分析儀校準規(guī)范本規(guī)范適用于光束寬度(0.2~10)mm范圍內(nèi)激光光束分析儀的校準。其他分析儀校準可參照本規(guī)范執(zhí)行。用文件GBT激光術(shù)語BT其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。術(shù)語4概述析儀。二者統(tǒng)稱激光光束分析儀，簡稱光束分析儀。JJFXXXXXX第2頁狹縫掃描式探測器和刀口掃描式探測器等，其中陣列式探測器較為常見，如5計量特性：±8%；適用于符合性判定，僅供參考。校準條件條件準及其他設(shè)備光束分析儀a范圍：(0.2~10)mm；JJFXXXXXX第3頁激光器b)工作方式：連續(xù)波輸出；c圍(可配擴束器和/或縮束器)：(0.2~10)mm；d定度：優(yōu)于±1%/h。光學元件反校準項目和校準方法校準項目光束傳輸比相對示值誤差。前準備激光波長。校準方法校準裝置框圖JJFXXXXXX第4頁光束寬度校準方法校準步驟b)當入射激光功率密度超過探測器損傷閾值或工作范圍時，應(yīng)使用衰減器接傳輸軸上的位置。d)用擋屏遮擋入射激光，采集背景圖像。移去擋屏，連續(xù)采集圖像。當圖e)用被校光束分析儀替換標準光束分析儀，保證被校光束分析儀接收面在掃描式探測器的光束分析儀，探測器接收面為刀口或狹縫所在平面。按照步驟校光束分析儀探測器接收面位置相同。數(shù)據(jù)處理a)標準光束分析儀測得的X軸方向和Y軸方向光束寬度平均值分別按式(1)和式(2)計算：JJFXXXXXX第5頁ndy,s=dy,s,i(n≥3)Y(1)(2)n次數(shù)。b)被校光束分析儀測得的X軸方向和Y軸方向光束寬度平均值分別按式(3)和式(4)計算：dx,dut=dx,dut,i(n≥3)dy,dut=dy,dut,i(n≥3)(3)(4)c束分析儀X軸方向和Y軸方向光束寬度的相對示值誤差分別按式(5)和式(6)計算：d,xd6=dy,dut-dyd,xd6=dy,dut-dy,s×100% xs(5)d,ydyd,ydd)被校光束分析儀X軸方向和Y軸方向光束寬度的修正因子分別按式(7)和式(8)計算： d,xdd,ydd,xdd,ydx,dut C=dy,sy,dut(7)(8)JJFXXXXXX第6頁MM光束傳輸比校準方法校準步驟b)當入射激光功率密度超過探測器損傷閾值或工作范圍時，應(yīng)使用衰減器接d)用被校光束分析儀替換標準光束分析儀，并調(diào)整使激光束垂直入射至探強度合適，用被校光束分析儀測量光束傳輸比測量示值。數(shù)據(jù)處理a)標準光束分析儀測得的光束傳輸比平均值按式(9)、式(10)計算：22(9) Mb)被校光束分析儀測得的光束傳輸比平均值按式(11)、式(12)計算：Mdut=M,dut,i(n≥3) JJFXXXXXX第7頁MM2x,dut,i——第i次測量的X軸方向光束傳輸比被校示值；2 Mc)被校光束分析儀光束傳輸比的相對示值誤差按式(13)、式(14)計算：Mx6Mx,6262=M,y d)被校光束分析儀光束傳輸比的修正因子按式(15)、式(16)計算：M,xMC2=M,xMx,dutM,yMC2=M,yMy,dut 8校準結(jié)果表達a”；c(如果與實驗室的地址不同)；h)如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行第8頁6復校時間間隔諸第9頁原始記錄參考格式環(huán)境條件的計量標準及配套設(shè)備束□橢圓光束校準數(shù)據(jù)記錄儀傳輸比標準值分析儀傳輸比測量示值x軸y軸x軸y軸123第10頁準證書內(nèi)頁推薦格式共頁第頁xdxydyM2MxM2My被測采用。xxyM2M23.需說明光束傳輸比測量的方向：x,y分別指入射光束主軸方向的4.修正因子=標準值/被校示值。11頁 ur= ur=s(ddut)= (n=6)校準結(jié)果不確定度評定示例寬度修正因子表示為：C=·Fds——標準光束分析儀光束寬度測量標準值； ddut——被校光束分析儀光束寬度測量示值；C度來源C光束分析儀光束寬度測量標準值us==1.0%。C光束分析儀光束寬度測量重復性 用被校光束分析儀進行6次獨立重復測量，平均值為ddut輸入量估計值，其相對實驗標準差s(ddut)作為估計值引入的標準不確定度。(ddut,i-ddut)2ddut 被校光束分析儀6次測量數(shù)據(jù)的平均值ddut=1.261mm，ur=0.8%。C.2.3標準與被校光束分析儀位置不同引入的不確定度第12頁m對偏差為±0.2%。修正因子F服從矩形分布，置信區(qū)間半寬為a=0.2%，k=，引入的標準a0.2%up=k==0.1%。C定度匯總溯源B束寬A0.8%析BC合成uc,rel==1.3%。Urel=k·uc,rel=2.6%。JJFXXXXXX第13頁D平面measurementplane在軸向位置進行光束功率(或能量)密度分布測量的X-Y平面。D密度分布的一階矩firstordermomentsofpowerdistributionx，y功率(或能量)xzy(z)=式中：E(x,y,z)——功率(或能量)密度分布。 DsecondordermomentsofpowerdistributionJJFXXXXXX第14頁xy,σ2xyσ(z)=x2=σ(z)=y2=σ(z)=xy= D率密度分布的主軸principalaxesofapowerdensitydistributionD主軸坐標系principalaxescoordinatesystem定義測量平面內(nèi)光束功率密度分布的主軸坐標系的X',Y',Z軸規(guī)定空間三個如果X'和X軸的夾角為±45°,則X'軸是最大光束寬度的方向。D功率密度分布的取向orientationofapowerdensitydistributionpJJFXXXXXX第15頁主要主軸(最大光束范圍對應(yīng)的主軸)之間的夾角。D光束寬度beamwidthsdx',u(z)dy',u(z),分別在兩個所選的相互正交且垂直于光束軸的x’和y’方向上，內(nèi)含功率(或能量)占總功率(或能量)規(guī)定比例(u%)的最小寬度。dddd,dσx'dσy,D4Sigma法4σmethodZdσx'(z)=4σx'(z) dσy'(z)=4σy'(z) σx'(z),σy'(z)積分方向為光束功率密度分布的主軸方向，若二階矩積分方向dσx'(z)=22·(σ+σ)+γ·(σ-σ)2+4(σ)2dσy'(z)=22·(σ+σ)-γ·(σ-σ)2+4(σ)2 JJFXXXXXX第16頁γ=sgn(σ-σ)=σ-σσx-σy注：dσx'(z)為較大的光束寬度。(D.10)D動刀口法movingknifeedgemethod遮擋部分的光束功率分別下降到總功率的p%和(1-p%)時所對應(yīng)的刀口位置x1,x2，光束寬度dk用下式計算：dk=A·x2-x1(D.11)pAp%~%A7567法為dk=2x2-x1。movingslitmethod過狹縫功率為最大透過功率13.5%時所對應(yīng)的狹縫位置x1,x2。光束寬度ds用下dsxx(D.12)ε之比。JJFXXXXXX第17頁dε=σdσlσl ldσ(z)=22·σ'+σ'(D.14)光束在自由傳輸中的任一平面上具有圓形功率密度分布并且通過柱面透鏡像散光束在自由傳輸中方位角保持恒定取向的并且通過對稱軸與一個光束D.17廣義像散(一般像散)generalastigmatism第18頁z0xz0y光束寬度或光束直徑沿傳輸軸達到最小值的位置距z=0參考平面的距離。注2：對于簡單像散光束，對應(yīng)于主軸的束腰位置z0x和z0y可能重合，也可能不重合。合x'0,ux'0,uy'0,u，。d注1：為了明確，束腰寬度的標識要將符號及其適合的下標一起使用，即x'0,u,ddy'0,udσx'0dσy'0dσx'0，dσy'0表示。注3：dσx'0是位置z0x'處的光束寬度dσx'，dσy'0是位置z0y'處的光束寬度dσy'。TD束腰直徑beamwaistdiameterD利長度Rayleigh-lengthZRxZRyJJFXXXXXX第19頁ZR=ZR= D(束散角)beamdivergence