激光束的中心被定義為功率密度分布的質(zhì)心或一階空間矩诗祸。因此，光束的當(dāng)前傳播軸是連接在均勻轴总、同質(zhì)介質(zhì)中的兩個不同平面上同時測量的兩個質(zhì)心的直線直颅。光軸不穩(wěn)定性的特征在于橫向位移和角運(yùn)動，它們在時間上是單調(diào)的怀樟、周期性的或隨機(jī)的功偿。激光束的運(yùn)動可以是隨機(jī)分布的，并且在所有方向上的振幅都是一致的漂佩。一般來說脖含，光束可以在一個方向上移動更大的量。如果一個方向占主導(dǎo)地位投蝉，本國際標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定可用于確定主軸(光束x軸)及其相對于實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)光軸的方位角位置养葵。本國際標(biāo)準(zhǔn)提供了測量這些量的一般原則。此外瘩缆，還提供了光束位置相關(guān)術(shù)語和符號的定義关拒。
ISO國際標(biāo)準(zhǔn)定義的激光光束穩(wěn)定性的測量方法
1着绊，測試范圍
本國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了確定激光束位置和角度穩(wěn)定性的方法谐算。本國際標(biāo)準(zhǔn)中給出的測試方法旨在用于激光器的測試和表征。
2归露，引用標(biāo)準(zhǔn)
ISO 11145:2001洲脂，光學(xué)和光學(xué)儀器激光和激光相關(guān)設(shè)備詞匯和符號
ISO 11146:1999，激光和激光相關(guān)設(shè)備激光束參數(shù)測試方法剧包，束寬恐锦、發(fā)散角和束傳播因子
IEC 1040:1990，測量激光輻射功率能量的探測器疆液、儀器與設(shè)備
3一铅，術(shù)語及定義
3.1 角向移動 angular movement
αx，αy
激光光束在X-Z和Y-Z平面內(nèi)的角向移動量堕油。
注：這些量在光軸坐標(biāo)系X潘飘、Y、Z中定義掉缺。如果X方向與Y方向的角向移動之比不大于1.15：1卜录，則認(rèn)為光束的角向移動是旋轉(zhuǎn)對稱的，這種情況下只用一個值表征角向移動攀圈，符號記作α暴凑。
3.2 光束指向穩(wěn)定性 beam angular stability
δαx δαy
光束角向移動的2倍標(biāo)準(zhǔn)方差。
注：這些量在光軸坐標(biāo)系X赘来、Y捞魁、Z中定義胧弛。如果X方向與Y方向的指向穩(wěn)定性之比不大于1.15：1凹耙，則認(rèn)為光束的指向穩(wěn)定性是旋轉(zhuǎn)對稱的填物，這種情況下只用一個值表征光束指向穩(wěn)定性，符號記作 δα幌缝。
3.3 原點(diǎn) pivot
所有瞬時光軸與Z軸的交匯點(diǎn)灸促。
3.4 橫向位移 transverse dISPlacement
αx，αy
激光束沿X-方向和Y-方向的橫向移動的距離涵卵。
注1：這些量在光軸坐標(biāo)系X浴栽、Y、Z中定義轿偎。如果X方向與Y方向的指向穩(wěn)定性之比不大于1.15：1典鸡，則認(rèn)為光束的橫向位移是旋轉(zhuǎn)對稱的，這種情況下只用一個值表征橫向位移坏晦，符號記作a萝玷。
注2：橫向位移的測量不是本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容之一嫁乘。
3.5 光束位置移動beam positional movement
在Z’平面上激光束質(zhì)心位置的移動。
注:在Z平面上的位置移動由激光束的橫向位移和角向移動疊加形成球碉。
3.6 光束位置穩(wěn)定性 beam positional stability
Δx(z’) 蜓斧，Δy(z')
在Z’平面上光束位置移動的2倍標(biāo)準(zhǔn)方差。
注:這些量在光軸坐標(biāo)系X睁冬、Y挎春、Z中定義。如果X方向與Y方向的光束位置穩(wěn)定性之比不大于1.15：1豆拨，則認(rèn)為光束的位置穩(wěn)定性是旋轉(zhuǎn)對稱的搂蜓，只用一個值表征，這種情況下符號記作Δ(z')辽装。
3.7 光束相對指向穩(wěn)定性 relative beam angular stability
光束的指向穩(wěn)定性與遠(yuǎn)場發(fā)散角的比值。
注：對于橢圓光束而言通常情況下光束位置穩(wěn)定性的主軸與激光束傳輸?shù)墓廨S不重合相味，需使用有效遠(yuǎn)場發(fā)散角
3.8 光束相對位置穩(wěn)定性 relative beam positional stability
在Z’平面上的光束位置穩(wěn)定性與Z’平面上的光束直徑的比值拾积。
注：對于橢圓光束而言，由于通常情況下光束位置穩(wěn)定性的主軸與激光束傳輸?shù)墓廨S不重合丰涉，故需使用有效光束直徑
3.9 光束穩(wěn)定性參數(shù)積 beam stability parameter product
Sx拓巧，Sy，S
沿著光束傳輸方向光束位置穩(wěn)定性最小值和光束指向穩(wěn)定性的乘積一死。
注：與光束直徑的情況類似光束穩(wěn)定性的傳輸正如3.6中注的定義肛度，也遵循雙曲線傳輸定律⊥洞龋可用三個參數(shù)來表征光束穩(wěn)定性的傳輸特性：最小光束位置穩(wěn)定性的位置Z0承耿，光束位置穩(wěn)定性的最小值Δ0和光束指向穩(wěn)定性a。一般來說,激光光束的位置穩(wěn)定性最小值所在的位置Z0與激光束的束腰位置不一致伪煤。
3.10 光束啟動時的位置改變
在激光器開啟或關(guān)閉瞬間的光束位置與激光器工作較長時間(大于預(yù)熱時間)的光束位置的偏差加袋。
3.11 短期穩(wěn)定性 short-term stability
光束在1s時間間隔內(nèi)的穩(wěn)定性。
3.12 中期穩(wěn)定性 medium-term stability
光束在1min時間間隔內(nèi)的穩(wěn)定性抱既。
3.13 長期穩(wěn)定性 long-term stability
光束在1h時間間隔內(nèi)的穩(wěn)定性职烧。
4，坐標(biāo)系和光軸
4.1 光軸分布
光軸分布由多次(n>1000)測量光軸方向獲得防泵。
光軸分布的標(biāo)準(zhǔn)方差可描述光軸的移動蚀之。該標(biāo)準(zhǔn)方差沿不同方向上可以是不同的，即光軸分布不一定是圓對稱的捷泞，其在某一個主方向的幅度可以大于其他任何方向足删。
4.2坐標(biāo)系的選取
4.21概述
本標(biāo)準(zhǔn)中采用的坐標(biāo)系均為右手坐標(biāo)系。
圖1 光軸坐標(biāo)系XYZ與實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系XY,Z坐標(biāo)系示意圖及其A視圖
4.2.2 實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系(X'肚邢、Y'壹堰、Z'坐標(biāo)系)
實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中的三個正交方向由X'拭卿、Y'、Z'定義贱纠。Z'軸起點(diǎn)位置由激光器生產(chǎn)商給定的參考面 X’-Y’面定義(例如激光器前端面)峻厚，以使激光束沿著Z'軸的方向近軸傳輸(偏差小于10°)。
4.2.3 光軸坐標(biāo)系(X谆焊、Y惠桃、Z)
光軸坐標(biāo)系是第二個正交坐標(biāo)系,坐標(biāo)系X、Y辖试、Z見圖1a),其規(guī)定如下：
——Z是激光器處于穩(wěn)態(tài)時由光束的一階強(qiáng)度矩給出的平均光軸方向辜王；
——X定義為遠(yuǎn)場時光軸的非對稱分布的最大幅度方向。
注1：不要將光軸分布的非對稱性與激光功率分布的非對稱性相混淆罐孝。
注2：光軸坐標(biāo)系和實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系起點(diǎn)位置相同呐馆。
4.2.4方位角
方位角中是指光軸坐標(biāo)系的X相對于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的X'的轉(zhuǎn)角。
5莲兢，測試原理
5.1光束位置穩(wěn)定性測試原理
光束位置穩(wěn)定性可由位置敏感探測器直接測量或在成像元件的像平面位置測量汹来。光束的質(zhì)心位置由在X、Y改艇、Z測量的光強(qiáng)分布的一階矩計(jì)算,表示實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系(X'收班、Y'、Z')中光軸的瞬時位置谒兄。光軸位置穩(wěn)定性由一段時間內(nèi)(短期摔桦、中期、長期)質(zhì)心位置變化的標(biāo)準(zhǔn)方差計(jì)算承疲。
5.2光束指向穩(wěn)定性測試原理
光束指向穩(wěn)定性需在聚焦元件的焦平面上由位置敏感探測器進(jìn)行測量邻耕。激光束在遠(yuǎn)場的質(zhì)心位置由在X、Y纪隙、Z測量的光強(qiáng)分布的一階矩計(jì)算,表示在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系(X'赊豌、Y'、Z')中光軸的瞬時方向绵咱。光束指向穩(wěn)定性由一段時間內(nèi)光束角向移動的標(biāo)準(zhǔn)方差計(jì)算碘饼。
6，測試過程悲伶，測試儀器和其他輔助元器件
6.1測試準(zhǔn)備
測試工作開始前艾恼，應(yīng)確認(rèn)以下情況：
a)測試前需準(zhǔn)備合適的光學(xué)調(diào)整器件,使激光束與測量系統(tǒng)共軸；
b) 光學(xué)系統(tǒng)的視場應(yīng)包括整個光束截面麸锉。光束截斷和衍射引起的損耗占最后測量誤差的比重不應(yīng)大于1%钠绍。在放置分束器、衰減器和透鏡等光學(xué)元件時花沉，應(yīng)保證光軸通過它們的幾何中心柳爽。應(yīng)采取措施避免由反射環(huán)境噪聲熱輻射和空氣擾動等引起的系統(tǒng)誤差媳握；
c) 在測量開始前，激光器應(yīng)接生產(chǎn)商的規(guī)定預(yù)熱到達(dá)到熱平街狀態(tài),測試器太也應(yīng)達(dá)到熱平衡磷脯；
d) 在初始準(zhǔn)備工作完成后蛾找，應(yīng)檢查是否全部光束入射到了探測器表面≌允模可在每個光學(xué)元件的前面插人不同孔徑的光闌打毛，當(dāng)光闌使激光功率減小了5%時，所用光闌的孔徑不應(yīng)大于其后光學(xué)元件口徑的0.8倍俩功。
6.2 測試環(huán)境要求
放置被測激光器和測量系統(tǒng)的測試臺的穩(wěn)定性應(yīng)高于被測激光器的穩(wěn)定性幻枉。需采取隔震、減噪和控溫等措施诡蜓，保證外界因素或系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的誤差影響不超過10%熬甫。這些措施包括對測試設(shè)備的機(jī)械和聲響隔振、對實(shí)驗(yàn)室和激光器冷卻系統(tǒng)(由廠家規(guī)定)控溫蔓罚，對外界光電噪聲的屏蔽和使用低噪聲的電氣裝置等罗珍。
6.3探測器系統(tǒng)
在測試光束的指向和位置穩(wěn)定性時，測量光強(qiáng)分布的一階矩應(yīng)符合ISO11146:1999的規(guī)定脚粟。只有當(dāng)被測光束在每次測試中的光強(qiáng)分布不發(fā)生變化時才可使用如光電二極管、四象限探測器等簡單探測器蘸朋。探測器系統(tǒng)的空間分辨率和信噪比決定測試精度核无。
探測器系統(tǒng)應(yīng)與其要求一致。應(yīng)考慮只有相對測量是必需的,并且應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn):
應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠商的數(shù)據(jù)或標(biāo)定結(jié)果確認(rèn)探測器系統(tǒng)的輸出參量(如電壓等)與輸出參量(如激光功率)之間為線性關(guān)系藕坯；應(yīng)通過標(biāo)定盡量減小或校正探測器的非線性团南、非均勻性和波長依賴性；應(yīng)采取措施確保激光入射到探測器時炼彪，不超過探測器表面的損傷閾值(輻照度曝光量吐根、功率和能量)。
6.4光束變換系統(tǒng)辐马、光學(xué)衰減器拷橘、分束器、聚焦元件
如果被測激光光束口徑大于探測器口徑喜爷，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)變換系統(tǒng)對光束進(jìn)行變換冗疮，使其適應(yīng)探測器的口徑。應(yīng)根據(jù)被測激光的波長選擇合適的光學(xué)元件檩帐。
當(dāng)入射激光的功率超過探測器的工作閾值時术幔，應(yīng)使用光學(xué)衰減器。光學(xué)衰減器應(yīng)盡量避免由波長湃密、偏振诅挑、非線性四敞、非均勻性等引起的誤差。在使用光學(xué)衰減器前需對其進(jìn)行標(biāo)定拔妥，以減小可能引起的誤差忿危。在用于高功率激光時，應(yīng)避免由高功率導(dǎo)致的激光束的畸變毒嫡。
聚焦系統(tǒng)除了滿足以上對于光學(xué)系統(tǒng)的要求外癌蚁，還應(yīng)滿足以下要求：
應(yīng)是“無像差的系統(tǒng)”即由光學(xué)系統(tǒng)的像差引起的誤差應(yīng)小于無像差的理想情況下測量總誤差的20%；焦距和主面位置的不確定性應(yīng)小于焦距的1%兜畸；
應(yīng)選擇聚焦元件的口徑使其包含整個入射光束努释，光束截斷和衍射損耗占最后測量誤差的比重不應(yīng)大于1%；
所有光學(xué)元件都不應(yīng)對光束相對功率密度分布產(chǎn)生明顯影響咬摇。當(dāng)將激光束成像于探測器面進(jìn)行測試時,計(jì)算中應(yīng)包含成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)伐蒂。
6.5 標(biāo)定
應(yīng)在開始測量前對儀器進(jìn)行標(biāo)定「嘏簦可通過在一已知距離使用兩個正交放置的微米精度線性平移導(dǎo)軌移動位置敏感探測器進(jìn)行標(biāo)定逸邦。
7，測試程序
7.1概述
測量應(yīng)該在激光器生產(chǎn)商評估本款激光器所規(guī)定的工作條件下進(jìn)行在扰。
在測試過程中缕减，對被測光束的取樣應(yīng)至少大于1000次。探測器的帶寬,包括與之相連的放大器及其他電子設(shè)備的帶寬芒珠，應(yīng)當(dāng)大于2次測量時間間隔的倒數(shù)的3倍桥狡。
注：在選用相機(jī)類的探測器時，測試系統(tǒng)的帶寬受相機(jī)幀頻的限制皱卓。
7.2光束位置穩(wěn)定性
為了測試任意位置Z’處的光束位置穩(wěn)定性裹芝，探測器應(yīng)放置于Z’處或者Z’的像可被成像到探測器上。當(dāng)測量短期穩(wěn)定性時娜汁，應(yīng)在1s測量時間內(nèi)測量光軸變化嫂易。當(dāng)測量中期穩(wěn)定性或長期穩(wěn)定性時，應(yīng)在1min內(nèi)或1h內(nèi)記錄測量光軸的變化掐禁。
7.3光束指向穩(wěn)定性
為了測試光束指向穩(wěn)定性探測器應(yīng)放置在聚焦系統(tǒng)的焦平面位置怜械。當(dāng)測量短期穩(wěn)定性時，應(yīng)在
1s測量時間內(nèi)源量光軸變化傅事。當(dāng)測量中期穩(wěn)定性或長期穩(wěn)定性時宫盔，應(yīng)在1min內(nèi)或1h內(nèi)記錄測量光軸的變化。
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息享完，或直接來電咨詢4006-888-532灼芭，我們將竭誠為您服務(wù)。
展示全部 
