ICS 31.260 L 51 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 27666—2011 制造用激光器光束质量的评价和测试方法 Evaluation and test method for beam quality of manufacturing laser system 2011-12-30发布 2012-05-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 27666—2011 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由中国机械工业联合会提出， 本标准由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会（SAC/TC284归口。 本标准起草单位：北京工业大学激光工程研究院、国家产学研激光技术中心、中国电子科技集团公 司第十一研究所。 本标准主要起草人：左铁训、陈虹、王旭葆、赵鸿。 I GB/T27666—2011 制造用激光器光束质量的评价和测试方法 1范围 本标准规定了工业制造用大功率激光器光束质量的评价参数计算和测试方法。 本标准适用于工业制造用各种连续激光器。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。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。 GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南 GB/T15313—2008激光术语 ISO11146-1激光和激光相关设备激光束宽度、发散角和束扩散率的试验方法第1部分：无 象散和简单象散束（Lasersandlaser-relatedequipment一Testmethodsforlaserbeamwidths，diver- gence angles and beam propagation ratios-Part l: Stigmatic and simple astigmatic beams) 3术语和定义 GB/T15313确立的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了 GB/T15313的某些术语和定义。 3. 1 光束直径 beam diameter du 径。当u一86.5%时，下角标可省去。 注：为了明确，光束直径的标识要将符号及其适合的下标一起使用，即d.或d。。 ［GB/T15313—2008,定义2.1.49.1] 3.2 束腰直径beamwaistdiameter do.u 束腰位置处的内含功率（或能量)定义的光束直径du。 注：为了明确，束腰直径的标识要将符号及其适合的下标一起使用，即：do或da。 LGB/T153132008,定义2.1.53.1 3.3 光束宽度beamwidths da.dy+n 分别在两所选的相互正交且垂直于光束轴的和方向上，内含功率（或能量）占总功率（或能量） 规定比例（u%）的最小宽度。 注1：所选最小方向由最小束宽及其正交方向确定。 注2：对于圆形高斯光束，dz，95.1=d865 注3：为了明确，光束宽度的标识要将符号及其适合的下标一起使用，即：d".dy..或dar，day。 SAC 1 GB/T27666—2011 [GB/T15313—2008,定义2.1.57.1] 3.4 束腰宽度beamwaistwidths dro.ud yo.n 在和y方向上，束腰位置处基于内含功率（或能量）定义的光束宽度ds和dyu。 注：为了明确，束腰宽度的标识要将符号及其适合的下标一起使用，即：dao,dyo或daro，daya。 ［GB/T153132008,定义2.1.55.1] 3.5 束散角divergenceangle Ou,Or,O.y 光束宽度[内含功率（或能量)定义的】在远场增大形成的渐进锥面所构成的全角度。 注1：对圆截面，光束宽度为光束直径d。。对于非圆截面，束散角分别由相应的方向和y方向的光束宽度d和 dy决定。 注2：当规定束散角时，应使用下标说明相关的光束宽度，如③.50说明光束宽度为d：50。 注3：这里坐标系的定义和光束宽度的定义不包括一般像散情况 注4：为了明确，束散角的表示要将符号及其适合的下标一起使用，即：，，或①。.①..@ ［GB/T15313—2008.定义2.1.65.1] 3.6 束散半角 half divergence angle 光束宽度[内含功率（或能量）定义的］在远场增大形成的渐进锥面所构成的半角度。 注1：对圆截面，光束宽度为光束直径d。对于非圆截面，束散半角分别由相应的方向和y方向的光束宽度d 和d。决定。 注2：当规定束散角时，应使用下标说明相关的光束宽度，如6g,0说明光束宽度为dz50。 注3：这里坐标系的定义和光束宽度的定义不包括一般像散情况。 注4：为了明确，束散角的表示要将符号及其适合的下标一起使用，即：0。.a，0或0,，0元，。 3.7 光束聚焦特征参数值 beam focus characterizing parameter K, 光束束腰直径（或光束束腰宽度）与束散角的乘积的1/4见式（1），即： do... K: .(1) 式中： K，一一光束聚焦特征参数值，单位为毫米毫弧度（mm·mrad)； do.u一一光束束腰直径，单位为毫米（mm）； 束散角，单位为毫弧度（mrad）。 4光束质量评价 4.1评价参数 用光束聚焦特征参数值K，评价本标准适用的激光器的光束质量，相关信息参见附录A 4.2光束参数的计算 将沿光束传输路径上由测试所得的光束直径结果拟合出位置和光束直径二次双曲线，然后根据双 2 GB/T27666—2011 曲线系数来计算其他光束参数。二次双曲线形如图1所示，计算公式[参见式（2)，表示为： d²=A+Bz+C² .(2 ) 式中： p 光束直径，单位为毫米（mm）； A、B、C 双曲线系数； 拟测试位置与初始位置之间的距离，单位为毫米（mm）。 (-) 说明： do 束腰直径； 束腰半径； o 束散角； 束散半角； ZR 瑞利长度； 束腰位置，光束束腰与初始测试点之间的相对距离。 20 图1位置（z）和光束直径（d）二次双曲线 根据拟合方程求出双曲线系数，光束参数的计算公式按照ISO11146-1的表示[见式（3）～式（7)]， 表示如下： @=NC .(3) B2 ·(4) A 4C B2 .(5) 2C 4AB2 (6) VC V4AC-B? K,= .(7) 8 5光束质量的测试条件及要求 5.1测试条件 测试条件如下： a) 测试时的环境温度要求在测试对象的工作环境温度，相对湿度45%～75%，气压80kPa~ 106 kPa; 测试设备应稳定可靠，量程适用，并防止外界条件对它们的影响； 测试系统的周围环境要求无明显的振动、气流、烟尘和杂散辐射的影响； c) 除非另有规定，被测激光器应在详细规范中规定的工作程序和工作条件下工作，并在稳定工作 之后测试有关参数。 3