GB/T 27662-2011
基本信息
标准号： GB/T 27662-2011
中文名称：激光光束指向和位置稳定性测试方法
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准简介
GB/T 27662-2011 激光光束指向和位置稳定性测试方法
GB/T27662-2011
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标准内容
ICS31.260
中华人民共和国国家标准
GB/T27662--2011/IS011670.2003激光光束指向和位置稳定性测试方法Test methods for pointing and positional stability of laser beam(ISO 11670:2003,Lasers and laser-related cquipment—Test methods forlaser beam parameters-Beam positional stability,IDT)2011-12-30 发布
中华人民共和国国家质量监督检验捡疫总局中国国家标准化管理委员会
2012-05-01实施
本标难按照GB/T1.1一2009给出的规则越草。GB/T27662-—2011/IS011670:2003本标准便用翻译法等尚采用了15011670：2003：激光和激光相关设备激光速参数测试方法光
束位置稳定性，纳人了IS011670：2003/Cor.1：2004（E)的修正内容，这些修正内容涉及的策款已通过在其外衡页边空白位置的垂直双线（)选行了标示。为了便于使用本标准进行了编辑性修改，将IS011670:2003的6.1分成了a）、b),c),d)列项，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扭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余和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)归口本标准起草单位：北京理工大学、北京英依特科技有限责任公商北京工业大学。本标准主要起草人：高春清、高明伟、壬立波、孙殷中、陈虹。TTTKANYKACA
1范围
GB/T 27662—2011/ISO 11670 :2003激光光束指向和莅智稳定性测试方法本标准规定了激光光束指向和位置稳定性的测试方法。本标准适用于连续和脉冲避光器的光束指向稳定性新位置稳定性的测试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（包括所有的改单)适用于本文件，JB/T6860测量激光辐射功率能量的探器、仪器与设备（JB/T6860—1993,IEC1040：1990，IDT)
IS011145,2006光学和光子学激光和撤光设备词汇和符号（Opticsandphotnnics—Lascrsand laser-related equipment--Vaeabulary and symbols)[S0 11146:19991激光和激光设备微光束参数的试验方法束宽、发散知和束扩散因子(Lascrs and laser-related equiprnentTest methods for laser beam parameters-Beam widths, diver-gcnce angle and beam propagation factor)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
角向移动angular movement
激光光束策在X-Z和Y-Z平面内的角向移动量。注 这些盘在光轴坐标系 X,Y,Z中定义。如果 X方尚与 Y 方向的角向移动之比不大于 1. 15 1.则认为光束的角可移动是兼转对称的，这种情况下只用一个值表征角向转动，符号记作。3.2
光束指向穗定性beamangular stabiliydaa
光束角向移动的2倍标雄方差，
注，这些量在光轴坐标系X,Y,2中定义。如果X方向与Y方向的指间稳定性之比不大于1,151,刻认为光束的指向稳定性层旋转对称的，这种情况下只用个值表征光束指向稳定性,符号记作品3. 3
原点pivot
所有时光轴与Z轴的交汇点。
注，在很多情况下，原点不一定存在，故原点的测盘不是本标难的内容。1)：IS011146：1999的最新版本为I5011146-1-2005、ISO11146-2-2005、15011146-3-20041
TTKANYKAA
GB/T27662-2011/S0116702003
模向位移transverse displacementasa,
激光策沿X-方向和Y-方向的横向移动的距离。注1:这些量在光轴坐标系 至,Y,Z 中定义，如果 X方向与 Y方向的指向稳定性之比不大于 1. 15 11,则认为光策的横向位移是案转对称的，这种情况下只用一个值表征揽向位移，符导记作α。注2，横向位移的剥虽不是本标准的内容之一。3.5
光束位置移动beampasitionalmovement在2'乎面上激光束质心位置的移动。注：在乙平面上的位置移动由激光束的横向位移和/或角问移动叠加形成。3.6
beam positional stability
光束色-秘定性
41(2).4,(z)
在2平面上光束放费我动的2倍标灌方差注：这些量在光轴坐标系×,Y,Z中定义、如果X方问与Y方间的光束位重稳定性之比不大于1.1与：1,则认为光束的位置稳定性是载转对称的，且用个值表征，这种情说下符号记作么（z）。3.7
Erelative beam angular stability光束相对指向稳定性
al.(z'),gari(z),daml(z)
光束的指向稳定性与远场发散角的比值。注：对于插圆光束而言·通常情况下光束位置稳定性的主轴与激光束传输的光轴不宦合，需使用有效远场发散角=/(+8>/2.
光束相对位置稳定性relative beam poaitlonal stabilityArl.(2),Dnly(2),Am(2)
在Z'平面上的光束位置稳定性与Z'平面上的光束直径的比值。注：对于椭圆光束而言，由于通常情说下光束位暨稳定性的主轴与激光束传输的光轴不重合，故需使用有效光束直径dar=Vrdi+d>/z
光策题定性参数积beam stabllity parameter ProductS-.S,.s
沿着光束传输方向光束位置稳定性最小值和光束指向稳定性的乘积。注：与光束直径的恼说类似，光束稳定性的传输正如3，6中往的定义，也遵循双曲线传输定律。可用三个拿数来表征光束稳定性的传输特性：量小光束位置稳定性的位置Z，，光束位量稳定性的最小值△，和光束指向稳定性。，一般来说，激光,光束的位置稳定性最小值所在的位置Z，与激光束的束腰位受不一致，3.10
光束启动时的位置改变
在邀光器开启或关闭瞬间的光束位置与激光器工作较长时间（大于预热时间)的光束位置的偏差。3.11
短期稳定性short-term stability光束在 1 5 时间间隔内的稳定性。2
TTTKAONYKACA
中期稳定性medinm-term gtability光束在 1 min时间间隔内的稳定性。3.13
长期稳定性long-term stabtlity光束在1 h时间间隔内的稳定性。4坐标系和光轴
4.1光轴分布
GB/T 27662—2011/ISO 11670 :2003光轴（根据S011145：2006的定义）分布由多欢（元>1000测量光轴方向获得光轴分布的标准方差可描述光轴的移动。该标准方差沿不同方向上可以是不同的，即光轴分布不定是圆对称的,其在某--个主方向的幅度可以大于其他任何方向。4.2坐标系的选取
4.2.1概述
本标准中采用的坐标系均为右手坐标系。Z'=0
）A视图
说明：
一激光光轴的平均方向：
2 -—对应某一次测量的光轴：
光轴分布统计值的2倍方差。
光轴坐标系x,Y,z与实验坐标系x\,y,2'示衰b)
图 1光轴坐标系 X,Y,Z与实验室坐标系 x,Y',Z 坐标系示意围及其 A规图4. 2.2 实验室坐标系(X ,Y',Z坐标系)实验垒标系中的三个正交方向由X，Y'Z定义。Z轴起点位置由激光器生产商始定的参考面X'-Y面定义（例如激光器前端面），以使激光束着Z轴的方向近轴传输（偏差小于10\）。4. 2. 3光轴坐标系(X,K,Z)
光轴坐标系是第二个正交坐标系,坐标系X,Y,2见图1a),其规定如下；乙是微光器处于稳态时由光束的一阶强度矩给出的平均光轴方向！3
TTKNTKACA
GB/T27662—2011/ISO 11670.2003X定义为远场时光轴的非对称我布的最大幅度方问。注，不要将光轴分布的非对称性与避光均率分布的非对称性相滑，注2，光轴坐标系和实验室坐标系起点位置相同。4.2.4方位角
方位角也是指光轴坐标系的X 相对于实验室坐标系的X'的转角。4.2.5坐标系的变换
实验室坐标系和光轴坐标系之间的变唤包括平移和旋转变换，将应以下方程，其变换关系死图1，其中下标表示测量面的坐标。）第一步(和的计算）
ym=i/n
i——测试次数,i =1～n
b）第二步(平移)
第三步（绕Z旋转）
式中：
式中：
-测试次数,i=1～n。
5测试原理
cosysinf
sin cosy!
Y -arrtan[2sry* / (sr* s\) 1/2s*=-(r:-xu)/(n-1)
s = Z(-yu):/(n-1)
*-(xm)m)/(n-1)
5.1光束位置稳定性测试原理
.（7)
.（8)
光束位置稳定性可由位置敏感探测器直接测量或在成像元件的像平面位置测量。光束的质心位置由在X，Y，Z测量的光强分布的一阶矩计算，表示实验室坐标系（X\，Y\，Z)中光轴的瞬时位置。光轴位置稳定性由一段时间内(短期、中期、长期)质心位置变化的标准方差计算。5.2光束指句藥定性测试原理
光束指向稳定性需在亲焦元件的焦平面上由位置敏感探测器进行避量。激光束在远场的质心位置由在 X,Y,Z测盘的光强分布的一阶矩计算,表示在实验室坐标系(X',Y\,2')中光轴的瞬时方向。光束指向稳定性由一段时间内光束角向移动的标准方差计算。4
TTTKANTKACA
6测试过程,测试仗器和其他辅助元件6. 1测试准备
测试工作并始前，应确认以下情说：GB/T 27662—2011/ISO 11670:2003测试前需准备合适的光学调整器件，使激光束与测量系统共轴；b）光学系统的视场应包括整个光束截面。光束截断和行射引起的摄耗占最后测盘误差的比重不应大于1%。在敢叠分束器，衰减器和透镜等光学元件时，应保证光轴通过它们的几问中心。应来敢猎施避免由反射、环境噪声、热辐射和空气扰动等引起的系统误差：在测量开始前，激光器应接生产商的规定预热以达到熬平衡状态，试器材也应达到热平衡+d）在初始准备工作完成后，应检查是否全部光束入射到了探测馨表面。可在每个光学元件的前面插人不同孔径的光阐，当光阐使激光功率减小了5为时，所用光闹的孔径不应大于其后光学元件口径的0.8倍。
6.2测试环境要求
放暨被测激光器和测量系统的测试台的稳定性应高于被测激光器的稳定性。需采取隔蔗、减噪和控温等措施，保证外界因素或系统误差对测量结果的误差影响不超过10%。这些措施包括对测试设备的机和声响隔报、对实验室和激光器冷却系统（由厂家规定）控温，对外界光电噪声的屏蔽和使用低噪声的电气装置等。
6. 3探测骼系统
在测试光束的指向和位置稳定作时，测量光强分布的一阶矩应符合ISO11146：1999的规定。只有当被测光束在每次测试中的光强分布不发生变化时才叫使用如光电二极管、四象限探测器等简单探测髓。探器系统的空间分辨率积信噪比决定测试精度。JB/T6860的第3章和第4章尤其重要，探测器系统应与其要求致。应考虑只有相对测量是必需的，并且应强调以下几点：
成根据生产厂商的数据或标定结果确认探测器系统的输出参量（如电压等）与输出参量（如激光功率）之间为线性关系：应通过标定尽量减小或校正探测器的非线性，非均匀性和波长依赖性；
一应果取措施确保激光人射到探测器时，不超过探测器表面的损伤网值（辐照度、曝光量、功率和能基)。
6.4光束变换系统、光学森减器、分束器，集元件如果被测激光光束口径大于探测器口径，应采用适当的光学变换系统对光束进行变换，使其适应探邀器的口径：
应根据缺测激光的波长选择合适的光学元件。当人射微光的功率超过探测器的工作阅值时，应使用光学疫减器。光学衰减器应尽盘避免由波长、偏振，非线性、非均勾性等引起的误差。在使用光学衰减器前需对其进行标定，以减小可能引起的误差。在用于高功率微光时，应避免由高功率导致的激光束的畸变。骤焦系统除了满足以上对于光学系统的要求外，还应满足以下要求：应是“无像差的系统”，即由光学系统的像差引起的误差应小于无像差的理想情况下测量总误差的20
一焦距和主面莅置的不确定性应小于距的1%：5
CB/T27662—2011/ISO 11670:2003一应选择案焦元件的口径使其包含整个人射光束，光束截断和衔射摄耗占最后测量误差的比重不应大于1%。
所有光学元件都不应对光束相对功率密度分布产生明显影响。当将激光束成像于探溅器面进行测试时，计算中应包含成像系统的放大倍数。6.5标定
应在开始测量前对仅器进行标定。可通过在--已知距高使用两个正交放置的微米精度线性平移导轨移动位置敏感探测器进行标定。7测试程序
7.1概述
测盘应该在微光器生产商评估本款激光器所规定的工作条件下进行。在测试过程中,对被测光束的取样应至少大于 1 000 次。探测器的带宽,包括与之相连的放大器及其他电子设备的带宽，应当大于2次测量时间间隔的倒数的3倍。违：在选用相机类的探测器时，测试系统的带克受相机赖频的限制，7. 2光束位置稳定性免费标准bzxz.net
为了测试任意位置乙处的光束位置稳定性，探测器应放置于Z处，或者2的像可被成像到操测器上。当谢量短期稳定性时，应在1：测量时间内测量光轴变化(见3.11)。当测虽中期稳定性或长期稳定性时，应在1min内(见3.12)或1h内记录（见3.13)测量光轴的变化。7.3光束指向稳定性
为了测试光束指向稳定性，探测器应放置在案焦系统的焦平面位置。新测量短期稳定性时，应在1s测量时间内测量光轴变化（见3.11）。当量中期稳定性惑长期稳定性时，应在1min内（见3.12）或1h内记录（见3.13)测量光轴的变化：8评价方法
8.1光束位重稳定性
相美差量数值的翻方活如下：
a）在位置 Z'处光束的质心由以下方法确定1）直接从位置感操测器读出(见6.3);2）光强分布雨数的一阶矩表示为：IEt,y)d'dy
E(a\y)de'dy
y'E(,y)da'dy
E(t\y') dr'dy
在采用成像系统进行测试时，成像系统的效大借数需包括在内，b）Z-Z处实验室系统的测量平面与光轴的交点Xu与Yu表示为：6
-( 11)
式中?
测试次数,i=1n(n=1 000)。
GB/T 27662—2011/IS0 11670:2003-(12)
(13）
遵循 4.2.5的方法特实验室坐标系下的垒标X',与Y'变换到光轴坐标系(X,Y,Z)中(平移和C
旋转变换）。方位角型表示为：T -arctan[2s/(s —s)1/2
s=(t’—αm)/(n—1)
g(y-)\/(n—1)
Ss*- (r'-tn)(y:-y/(n -1)
式中；
测试次数,i=1~R。
注一般来说光轴坐标系的r轴不由定义,因为渊量结果并不是在远场中得到的。d)）在(X.,Y)位置处的标推方差 s+s,s表示为r/(n—1) =
1x/(n—1)
式中：
r=x,\+y.*
r\=(r-rm)+(y-ym)3
-( 14
/2 [-- (1--r)cos+ (*- *m)sin]/(n- 1) ...-( 18 )Z[-(a\-x)sin+(y-)cosy/(n-1)...-(19)Yr/(n-1)
e）光束的位置稳定性的表示为：A, (e)—4s.
A, (z) = 4s,
4(2) =2-/2s
8.2光束指向稳定性
激光束的角向移动α,,α与光束在焦平面上的位移.，的关系为;a =5r /f
ay =5y/f
光束指向稳定性按以下方法计算：a）焦平面上的光束质心由以下方法确定1）直接从位置缴感探测器读出（见6.3)；2）计算焦平面上光强分布函数的一阶矩。根据面阵探测器的测量结果计算光强分布的一阶矩：IE(y)dr'dy
E(x,y') da'dy
（22）
-（24)
-( 25 )
( 26 )
GB/T27662—2011/1SO11670.20035
yE(,y)dr'dy
E(a +y') da'dy
b）Z'-2m处光束远场质心的平均值5与5ys由下式计算：Frg - Zr/n
5n = 2s,/r
-测试次数,i1~
.(30 )
按照4.2.5的方法将实验室坐标系中的坐标5与变换到光轴坐标系（X，Y,Z)中(平移和旋转变换）。方位角由下面公式计算得出：Y =arctan[2s2*/(s2 — sy) 1 /2 -<2 )/(n—1)
s -2(5g - 5)3/(n—1)
52g =(, ) (5 %) /(n - 1)
式中：
—测试次数,=1～4。
注：光轴坐标系的X轴由定义，
d）根据（5）的值计算标准方差s55：s.7(n—1)
/(n —1)
式中：
-( 32 )
（34）
[-( —> cos +( -> sin\/(n -1) ( 35 )Z[-(—)sin+（—)co/(n-1)36)
8/(n—1)
g..-5-+,-(-)+(,-5)\.
e）光束指向稳定性由下面公式计算得出：a12sg/f
8a,-25g/f
式中：
亲焦系统的焦距。
9测试报告
测试报告应包括下列信息：
a）基本信息
8a=4s/f
测试依据的标准GB/T27662—2011;測试时间：
测试单位名称以及地点，
测试人姓名：
+( 37)
（38)
·(39 )
激光器信息
激光器类型：
生产商；
产品型号：
）序列号。
测试条件
被测激光波长，
工作方式：连续/脉种：
设定的激光参数：
输出功率或能量；
输人电流或能量；
脉冲能量：
脉冲宽度；
脉冲重复频率。
4）模式；
5）偏振态
6）环境条件，
测试和计算中的相关信息
1）所采用的溯试方法；
探测器和采样系统：
探测器响应时间：
采样系统的触发延迟（仗针对脉冲激光器）；一测试时间间隔（仅针对脉冲激光器）。光束变换系统和衰减方式：
衰减器类型：
-光束分束镜类型，
聚焦元件类型。
GB/T27662—2011/I5011670:2003测试所用的其他光学元件和设备的信息（如起偏器，单色仪等）；42
5）测试过程中选择的其他相关参数特性（如设骨的光阑、参考面、参考轴、实验室坐标系等）。测试结果
1）光束位置稳定性（见7.2)
光束位置稳定性测试报告
微定性案件（可选）
光束位置稳定性
光束位查稳定性4,
光束位置稳定性4，
方位角中
迎血位
光束指向稳定性(见7.3)
不确定度
测盘值
不确定度
测血值
不确定度
GB/T 27662—2011/ISO 11670:20032
稳定性条件（可选）
副蛋值
光束指向赖定性
光束指尚稳定品
光束指向稳定性司
方位角
光束指向稳定性测试报告
不确定度
测量值
不确定度
测世值
不确定度
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中华人民共和国国家质量监督检验捡疫总局中国国家标准化管理委员会
2012-05-01实施
本标难按照GB/T1.1一2009给出的规则越草。GB/T27662-—2011/IS011670:2003本标准便用翻译法等尚采用了15011670：2003：激光和激光相关设备激光速参数测试方法光
束位置稳定性，纳人了IS011670：2003/Cor.1：2004（E)的修正内容，这些修正内容涉及的策款已通过在其外衡页边空白位置的垂直双线（)选行了标示。为了便于使用本标准进行了编辑性修改，将IS011670:2003的6.1分成了a）、b),c),d)列项，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扭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余和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)归口本标准起草单位：北京理工大学、北京英依特科技有限责任公商北京工业大学。本标准主要起草人：高春清、高明伟、壬立波、孙殷中、陈虹。TTTKANYKACA
1范围
GB/T 27662—2011/ISO 11670 :2003激光光束指向和莅智稳定性测试方法本标准规定了激光光束指向和位置稳定性的测试方法。本标准适用于连续和脉冲避光器的光束指向稳定性新位置稳定性的测试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（包括所有的改单)适用于本文件，JB/T6860测量激光辐射功率能量的探器、仪器与设备（JB/T6860—1993,IEC1040：1990，IDT)
IS011145,2006光学和光子学激光和撤光设备词汇和符号（Opticsandphotnnics—Lascrsand laser-related equipment--Vaeabulary and symbols)[S0 11146:19991激光和激光设备微光束参数的试验方法束宽、发散知和束扩散因子(Lascrs and laser-related equiprnentTest methods for laser beam parameters-Beam widths, diver-gcnce angle and beam propagation factor)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
角向移动angular movement
激光光束策在X-Z和Y-Z平面内的角向移动量。注 这些盘在光轴坐标系 X,Y,Z中定义。如果 X方尚与 Y 方向的角向移动之比不大于 1. 15 1.则认为光束的角可移动是兼转对称的，这种情况下只用一个值表征角向转动，符号记作。3.2
光束指向穗定性beamangular stabiliydaa
光束角向移动的2倍标雄方差，
注，这些量在光轴坐标系X,Y,2中定义。如果X方向与Y方向的指间稳定性之比不大于1,151,刻认为光束的指向稳定性层旋转对称的，这种情况下只用个值表征光束指向稳定性,符号记作品3. 3
原点pivot
所有时光轴与Z轴的交汇点。
注，在很多情况下，原点不一定存在，故原点的测盘不是本标难的内容。1)：IS011146：1999的最新版本为I5011146-1-2005、ISO11146-2-2005、15011146-3-20041
TTKANYKAA
GB/T27662-2011/S0116702003
模向位移transverse displacementasa,
激光策沿X-方向和Y-方向的横向移动的距离。注1:这些量在光轴坐标系 至,Y,Z 中定义，如果 X方向与 Y方向的指向稳定性之比不大于 1. 15 11,则认为光策的横向位移是案转对称的，这种情况下只用一个值表征揽向位移，符导记作α。注2，横向位移的剥虽不是本标准的内容之一。3.5
光束位置移动beampasitionalmovement在2'乎面上激光束质心位置的移动。注：在乙平面上的位置移动由激光束的横向位移和/或角问移动叠加形成。3.6
beam positional stability
光束色-秘定性
41(2).4,(z)
在2平面上光束放费我动的2倍标灌方差注：这些量在光轴坐标系×,Y,Z中定义、如果X方问与Y方间的光束位重稳定性之比不大于1.1与：1,则认为光束的位置稳定性是载转对称的，且用个值表征，这种情说下符号记作么（z）。3.7
Erelative beam angular stability光束相对指向稳定性
al.(z'),gari(z),daml(z)
光束的指向稳定性与远场发散角的比值。注：对于插圆光束而言·通常情况下光束位置稳定性的主轴与激光束传输的光轴不宦合，需使用有效远场发散角=/(+8>/2.
光束相对位置稳定性relative beam poaitlonal stabilityArl.(2),Dnly(2),Am(2)
在Z'平面上的光束位置稳定性与Z'平面上的光束直径的比值。注：对于椭圆光束而言，由于通常情说下光束位暨稳定性的主轴与激光束传输的光轴不重合，故需使用有效光束直径dar=Vrdi+d>/z
光策题定性参数积beam stabllity parameter ProductS-.S,.s
沿着光束传输方向光束位置稳定性最小值和光束指向稳定性的乘积。注：与光束直径的恼说类似，光束稳定性的传输正如3，6中往的定义，也遵循双曲线传输定律。可用三个拿数来表征光束稳定性的传输特性：量小光束位置稳定性的位置Z，，光束位量稳定性的最小值△，和光束指向稳定性。，一般来说，激光,光束的位置稳定性最小值所在的位置Z，与激光束的束腰位受不一致，3.10
光束启动时的位置改变
在邀光器开启或关闭瞬间的光束位置与激光器工作较长时间（大于预热时间)的光束位置的偏差。3.11
短期稳定性short-term stability光束在 1 5 时间间隔内的稳定性。2
TTTKAONYKACA
中期稳定性medinm-term gtability光束在 1 min时间间隔内的稳定性。3.13
长期稳定性long-term stabtlity光束在1 h时间间隔内的稳定性。4坐标系和光轴
4.1光轴分布
GB/T 27662—2011/ISO 11670 :2003光轴（根据S011145：2006的定义）分布由多欢（元>1000测量光轴方向获得光轴分布的标准方差可描述光轴的移动。该标准方差沿不同方向上可以是不同的，即光轴分布不定是圆对称的,其在某--个主方向的幅度可以大于其他任何方向。4.2坐标系的选取
4.2.1概述
本标准中采用的坐标系均为右手坐标系。Z'=0
）A视图
说明：
一激光光轴的平均方向：
2 -—对应某一次测量的光轴：
光轴分布统计值的2倍方差。
光轴坐标系x,Y,z与实验坐标系x\,y,2'示衰b)
图 1光轴坐标系 X,Y,Z与实验室坐标系 x,Y',Z 坐标系示意围及其 A规图4. 2.2 实验室坐标系(X ,Y',Z坐标系)实验垒标系中的三个正交方向由X，Y'Z定义。Z轴起点位置由激光器生产商始定的参考面X'-Y面定义（例如激光器前端面），以使激光束着Z轴的方向近轴传输（偏差小于10\）。4. 2. 3光轴坐标系(X,K,Z)
光轴坐标系是第二个正交坐标系,坐标系X,Y,2见图1a),其规定如下；乙是微光器处于稳态时由光束的一阶强度矩给出的平均光轴方向！3
TTKNTKACA
GB/T27662—2011/ISO 11670.2003X定义为远场时光轴的非对称我布的最大幅度方问。注，不要将光轴分布的非对称性与避光均率分布的非对称性相滑，注2，光轴坐标系和实验室坐标系起点位置相同。4.2.4方位角
方位角也是指光轴坐标系的X 相对于实验室坐标系的X'的转角。4.2.5坐标系的变换
实验室坐标系和光轴坐标系之间的变唤包括平移和旋转变换，将应以下方程，其变换关系死图1，其中下标表示测量面的坐标。）第一步(和的计算）
ym=i/n
i——测试次数,i =1～n
b）第二步(平移)
第三步（绕Z旋转）
式中：
式中：
-测试次数,i=1～n。
5测试原理
cosysinf
sin cosy!
Y -arrtan[2sry* / (sr* s\) 1/2s*=-(r:-xu)/(n-1)
s = Z(-yu):/(n-1)
*-(xm)m)/(n-1)
5.1光束位置稳定性测试原理
.（7)
.（8)
光束位置稳定性可由位置敏感探测器直接测量或在成像元件的像平面位置测量。光束的质心位置由在X，Y，Z测量的光强分布的一阶矩计算，表示实验室坐标系（X\，Y\，Z)中光轴的瞬时位置。光轴位置稳定性由一段时间内(短期、中期、长期)质心位置变化的标准方差计算。5.2光束指句藥定性测试原理
光束指向稳定性需在亲焦元件的焦平面上由位置敏感探测器进行避量。激光束在远场的质心位置由在 X,Y,Z测盘的光强分布的一阶矩计算,表示在实验室坐标系(X',Y\,2')中光轴的瞬时方向。光束指向稳定性由一段时间内光束角向移动的标准方差计算。4
TTTKANTKACA
6测试过程,测试仗器和其他辅助元件6. 1测试准备
测试工作并始前，应确认以下情说：GB/T 27662—2011/ISO 11670:2003测试前需准备合适的光学调整器件，使激光束与测量系统共轴；b）光学系统的视场应包括整个光束截面。光束截断和行射引起的摄耗占最后测盘误差的比重不应大于1%。在敢叠分束器，衰减器和透镜等光学元件时，应保证光轴通过它们的几问中心。应来敢猎施避免由反射、环境噪声、热辐射和空气扰动等引起的系统误差：在测量开始前，激光器应接生产商的规定预热以达到熬平衡状态，试器材也应达到热平衡+d）在初始准备工作完成后，应检查是否全部光束入射到了探测馨表面。可在每个光学元件的前面插人不同孔径的光阐，当光阐使激光功率减小了5为时，所用光闹的孔径不应大于其后光学元件口径的0.8倍。
6.2测试环境要求
放暨被测激光器和测量系统的测试台的稳定性应高于被测激光器的稳定性。需采取隔蔗、减噪和控温等措施，保证外界因素或系统误差对测量结果的误差影响不超过10%。这些措施包括对测试设备的机和声响隔报、对实验室和激光器冷却系统（由厂家规定）控温，对外界光电噪声的屏蔽和使用低噪声的电气装置等。
6. 3探测骼系统
在测试光束的指向和位置稳定作时，测量光强分布的一阶矩应符合ISO11146：1999的规定。只有当被测光束在每次测试中的光强分布不发生变化时才叫使用如光电二极管、四象限探测器等简单探测髓。探器系统的空间分辨率积信噪比决定测试精度。JB/T6860的第3章和第4章尤其重要，探测器系统应与其要求致。应考虑只有相对测量是必需的，并且应强调以下几点：
成根据生产厂商的数据或标定结果确认探测器系统的输出参量（如电压等）与输出参量（如激光功率）之间为线性关系：应通过标定尽量减小或校正探测器的非线性，非均匀性和波长依赖性；
一应果取措施确保激光人射到探测器时，不超过探测器表面的损伤网值（辐照度、曝光量、功率和能基)。
6.4光束变换系统、光学森减器、分束器，集元件如果被测激光光束口径大于探测器口径，应采用适当的光学变换系统对光束进行变换，使其适应探邀器的口径：
应根据缺测激光的波长选择合适的光学元件。当人射微光的功率超过探测器的工作阅值时，应使用光学疫减器。光学衰减器应尽盘避免由波长、偏振，非线性、非均勾性等引起的误差。在使用光学衰减器前需对其进行标定，以减小可能引起的误差。在用于高功率微光时，应避免由高功率导致的激光束的畸变。骤焦系统除了满足以上对于光学系统的要求外，还应满足以下要求：应是“无像差的系统”，即由光学系统的像差引起的误差应小于无像差的理想情况下测量总误差的20
一焦距和主面莅置的不确定性应小于距的1%：5
CB/T27662—2011/ISO 11670:2003一应选择案焦元件的口径使其包含整个人射光束，光束截断和衔射摄耗占最后测量误差的比重不应大于1%。
所有光学元件都不应对光束相对功率密度分布产生明显影响。当将激光束成像于探溅器面进行测试时，计算中应包含成像系统的放大倍数。6.5标定
应在开始测量前对仅器进行标定。可通过在--已知距高使用两个正交放置的微米精度线性平移导轨移动位置敏感探测器进行标定。7测试程序
7.1概述
测盘应该在微光器生产商评估本款激光器所规定的工作条件下进行。在测试过程中,对被测光束的取样应至少大于 1 000 次。探测器的带宽,包括与之相连的放大器及其他电子设备的带宽，应当大于2次测量时间间隔的倒数的3倍。违：在选用相机类的探测器时，测试系统的带克受相机赖频的限制，7. 2光束位置稳定性免费标准bzxz.net
为了测试任意位置乙处的光束位置稳定性，探测器应放置于Z处，或者2的像可被成像到操测器上。当谢量短期稳定性时，应在1：测量时间内测量光轴变化(见3.11)。当测虽中期稳定性或长期稳定性时，应在1min内(见3.12)或1h内记录（见3.13)测量光轴的变化。7.3光束指向稳定性
为了测试光束指向稳定性，探测器应放置在案焦系统的焦平面位置。新测量短期稳定性时，应在1s测量时间内测量光轴变化（见3.11）。当量中期稳定性惑长期稳定性时，应在1min内（见3.12）或1h内记录（见3.13)测量光轴的变化：8评价方法
8.1光束位重稳定性
相美差量数值的翻方活如下：
a）在位置 Z'处光束的质心由以下方法确定1）直接从位置感操测器读出(见6.3);2）光强分布雨数的一阶矩表示为：IEt,y)d'dy
E(a\y)de'dy
y'E(,y)da'dy
E(t\y') dr'dy
在采用成像系统进行测试时，成像系统的效大借数需包括在内，b）Z-Z处实验室系统的测量平面与光轴的交点Xu与Yu表示为：6
-( 11)
式中?
测试次数,i=1n(n=1 000)。
GB/T 27662—2011/IS0 11670:2003-(12)
(13）
遵循 4.2.5的方法特实验室坐标系下的垒标X',与Y'变换到光轴坐标系(X,Y,Z)中(平移和C
旋转变换）。方位角型表示为：T -arctan[2s/(s —s)1/2
s=(t’—αm)/(n—1)
g(y-)\/(n—1)
Ss*- (r'-tn)(y:-y/(n -1)
式中；
测试次数,i=1~R。
注一般来说光轴坐标系的r轴不由定义,因为渊量结果并不是在远场中得到的。d)）在(X.,Y)位置处的标推方差 s+s,s表示为r/(n—1) =
1x/(n—1)
式中：
r=x,\+y.*
r\=(r-rm)+(y-ym)3
-( 14
/2 [-- (1--r)cos+ (*- *m)sin]/(n- 1) ...-( 18 )Z[-(a\-x)sin+(y-)cosy/(n-1)...-(19)Yr/(n-1)
e）光束的位置稳定性的表示为：A, (e)—4s.
A, (z) = 4s,
4(2) =2-/2s
8.2光束指向稳定性
激光束的角向移动α,,α与光束在焦平面上的位移.，的关系为;a =5r /f
ay =5y/f
光束指向稳定性按以下方法计算：a）焦平面上的光束质心由以下方法确定1）直接从位置缴感探测器读出（见6.3)；2）计算焦平面上光强分布函数的一阶矩。根据面阵探测器的测量结果计算光强分布的一阶矩：IE(y)dr'dy
E(x,y') da'dy
（22）
-（24)
-( 25 )
( 26 )
GB/T27662—2011/1SO11670.20035
yE(,y)dr'dy
E(a +y') da'dy
b）Z'-2m处光束远场质心的平均值5与5ys由下式计算：Frg - Zr/n
5n = 2s,/r
-测试次数,i1~
.(30 )
按照4.2.5的方法将实验室坐标系中的坐标5与变换到光轴坐标系（X，Y,Z)中(平移和旋转变换）。方位角由下面公式计算得出：Y =arctan[2s2*/(s2 — sy) 1 /2 -<2 )/(n—1)
s -2(5g - 5)3/(n—1)
52g =(, ) (5 %) /(n - 1)
式中：
—测试次数,=1～4。
注：光轴坐标系的X轴由定义，
d）根据（5）的值计算标准方差s55：s.7(n—1)
/(n —1)
式中：
-( 32 )
（34）
[-( —> cos +( -> sin\/(n -1) ( 35 )Z[-(—)sin+（—)co/(n-1)36)
8/(n—1)
g..-5-+,-(-)+(,-5)\.
e）光束指向稳定性由下面公式计算得出：a12sg/f
8a,-25g/f
式中：
亲焦系统的焦距。
9测试报告
测试报告应包括下列信息：
a）基本信息
8a=4s/f
测试依据的标准GB/T27662—2011;測试时间：
测试单位名称以及地点，
测试人姓名：
+( 37)
（38)
·(39 )
激光器信息
激光器类型：
生产商；
产品型号：
）序列号。
测试条件
被测激光波长，
工作方式：连续/脉种：
设定的激光参数：
输出功率或能量；
输人电流或能量；
脉冲能量：
脉冲宽度；
脉冲重复频率。
4）模式；
5）偏振态
6）环境条件，
测试和计算中的相关信息
1）所采用的溯试方法；
探测器和采样系统：
探测器响应时间：
采样系统的触发延迟（仗针对脉冲激光器）；一测试时间间隔（仅针对脉冲激光器）。光束变换系统和衰减方式：
衰减器类型：
-光束分束镜类型，
聚焦元件类型。
GB/T27662—2011/I5011670:2003测试所用的其他光学元件和设备的信息（如起偏器，单色仪等）；42
5）测试过程中选择的其他相关参数特性（如设骨的光阑、参考面、参考轴、实验室坐标系等）。测试结果
1）光束位置稳定性（见7.2)
光束位置稳定性测试报告
微定性案件（可选）
光束位置稳定性
光束位查稳定性4,
光束位置稳定性4，
方位角中
迎血位
光束指向稳定性(见7.3)
不确定度
测盘值
不确定度
测血值
不确定度
GB/T 27662—2011/ISO 11670:20032
稳定性条件（可选）
副蛋值
光束指向赖定性
光束指尚稳定品
光束指向稳定性司
方位角
光束指向稳定性测试报告
不确定度
测量值
不确定度
测世值
不确定度
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