《激光器和激光相关设备+激光损伤阈值测试方法+第1部分:定义和总则GBT+16601.1-2017》详细解读.pptx
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1、,激光器和激光相关设备激光损伤,阈值测试方法第1部分:定,义和总则,GB/T 16601.1-2017,详细解读,1范围,s,t,n,e,t,n,O,c,4测量数据的符号和单位,5测试样品,6测试方法,6,.,1原理,目录,2规范性引用文件,3术语和定义,目录,6,.,2测试装置,s,t,n,e,t,n,O,c,6.2.1激光器,6.2.2可变衰减器和光束传输,系统,6.2.3会聚系统,6.2.4试样架,6.2.5损伤探测,6.2.6光束诊断,6.3测试样品的准备,6.4测试过程,7准确度,8测试报告,附录,A,(资料性附录)激光损伤阈值的,单位和推算,参考文献,COntents,目录,1范围
2、,本标准适用于各类激光器,,包括但不限于固体激光器,、气体激光器、液体激光器、半导体激光器等。,激光相关设备,如激光加,工设备、激光测量设备、激,光医疗设备等,也在本标准的适用范围之内。,涵盖的激光器和激光相关,设备类型,激光损伤阈值测试在科研领域具有重要应用,有助于了解激光对,材料的破坏机制,,为新材料的研发提供数据支持。,在工业领域,激光损伤阈值测试可以确保激光设备的安全运行,预防潜在的激,光损,伤事故。,医疗领域同样需要激光损伤阈值测试,以确保激光医疗设备在治疗过程,中的安全性,激光损伤阈值测试的,应用领域,本标准与国际激光安全标,准相衔接,为国内外激光产品的安全评估,提供了统一的依据。
3、,在制定具体激光产品或应,用的标准时,应引用和遵循本标准的相关,规定。,本标准作为激光损伤阈值测试方法的基础标准,为其他相关标准提,供了统一的测试方法和定义。,本标准与其他标准的关系,2规范性引用文件,测试目的,确定介质的激光损伤阈值,为激,光器的安全使用提供重要依据,。,激光损伤阈值,指被激光辐照的介质在单位面积,上所能承受的最大激光功率,是,评估介质抗激光损伤,能力的重要,参数。,损伤类型,包括热损伤、光学损伤,和机械损,伤等,不同类型的损伤对介质的,影响和表现形式各不相同。,激光损伤阈值测试的基本定义,绝对阈值测试,通过逐步增加激光功率,观察并记录介质出现损伤时的激光功率值,从而,确定,
4、绝对激光损伤阈值。,相对阈值测试,在已知某种介质的激光损伤阈值的基础上,通过比较不同介质在相同,激光条件,下的损伤情况,推算出其他介质的相对激,光损伤阈值。,概率阈值测试,通过大量重复实验,统计介质在不同激光功率下出现损伤的概,率,进而确定激,光损伤的概率阈值。,激光损伤阈值测试方法的分,类,安全性原则,在进行激光损伤阈值测试时,必须严格遵守激光安全规范,确保人,员,和设备的安全。,准确性原则,测试过程中应尽可能减小误差来源,提高测试结果的准确性和可靠性,可重复性原则,测试方法应具有可重复性,以便在不同时间和地点对同一,介质进行激,光损伤阈值测试时能得到一致的结果。,激光损伤阈值测试的基本,原
5、则,3术语和定义,重要性,激光损伤阈值是评估光学元件或材料抗激光损伤能力的重要参数,对于,激光系统的设计和安全运行具有重要意义,。,定义,激光损伤阈值是指激光照射,在光学元件或材料上,导致其性能发生不可,接受的损伤的激光功率密度或能量密度的临界值。,激光损伤阈值,热损伤,由于激光能量转化为热量,导致光学,元件或,材料局部温度升高,进而引起热,应力、熔融,或热化学反应等损伤。,光学损伤,激光与光学元件或材料相互作用,,导致折射,、反射、散射或吸收等光学性能发生变化,,进而影响激光的传输和使用效果。,损伤类型,绝对阈值测试,通过逐步增加激光功率或能,量,确定导致光学元,件或材,料发生损伤的临界值,
6、。这种,方法可以获得较准确的阈值,数据,但测试过程较,为繁琐,且耗时。,相对阈值测试,通过比较不同激光功率或能,量下光学元件或材料的损伤,程度,推算出激光损伤阈值,。这种方法相对简便,但精,度可能受到一定限制。,测试方法分类,4测量数据的符号和单位,F:,激光能量密度,表示,单位时间、单位面积上的,激光能量。,t:,激光辐照时间,即激,光束持续作用于材料的时,间长度。,F,(入):特定波长下的激,光能量密度,与,Ed,(入)相,对应,用于具体实验条件,的数据记录。,Ed:,激光损伤阈值,表示,单位面积上激光能量达到,某一特定损伤程度所需的,最小值。,Ed():,特定波长,下的激,光损伤阈值,用
7、于描述不,同波长激光对材料的损伤,能力。,符号说明,激光损伤阈值,Ed,和特定波长下的激光,损伤阈值,Ed,(入)的单位通常为,J/c,m,(焦耳每平方厘米),表示单位面积上所需的激光能量。,激光能量密度,F,和特定波长下,的激光能量密度,F,(入),的单位同样为,J/,cm,用于描述实验中激光束的,能量分布情况。,激光辐照时间,t,的单位通常为,s,(秒),在实验过,程中需要精确控制激光束的作用,时间,以研究不,同辐照时间对材料损伤的影响。,单位说明,3,1,5测试样品,2,5.1样品选择,根据测试需求,可以对样品进行,特定的预处理,如涂覆保护层、,改变表面粗糙度等,以模拟实,际,应用中的使
8、用环境。,样品在测试前应进行必要的处理,如清洁、干燥等,以消除表,面,污染和水分对测试结果的影响。,样品处理过程中应避免对样品造,成不必要的损伤或改变其性能。,5.2样品处理,01,样品应按照测试装置,的要求进行安装和固,定,以确保测试过程,中的稳定性和可重复,性。,02,应采取适当的措施防,止样品在测试过程中,发生移动或倾斜,以,避免测试结果的偏差,03,在安装和固定样品时,应注意保护样品表,面,防止划伤或污染,5.3样品安装与固定,在测试过程中,应对样品,的状,况进行实时观察和记录,,如发,现异常情况应及时处理并记录,每个样品应进行唯一标识,以,便在测试过程中进行追踪和,记,录。,应详细记
9、录样品的名称、规格,、生产日期、处理情况等信息,以便后续数据分析和比,对。,5.4样品标识与记录,6测试方法,2,直观判断法,通过直接观察激光照射后介质表面是否出现可见损伤来判断,激光损伤阈值。这种,方法简单易行,但精度较低。,光学性能检测法,通过测量激光照射前后介质的光学性能变化(如透过,率、反射率等)来确定激光,损伤阈值。这种方法精度较高,但需要专业的光学检测设备。,微观形貌分析法,利用显微镜等仪器观察激光照射后介质表面的微观形貌变化,,从而判断激光损伤,阈值。这种方法能够更深入地了解激光与介,质的相互作用机制。,6.1激光损伤阈值的确,定方法,光路的搭建,确保激光能够准确地照射到待测介质
10、上,并减少,光路中的能量损失。,探测器的设置,选用合适的探测器来监测激光,照射过程中介质的,变化,如光电探测器、热像仪等。,激光器的选择,根据测试需求选择合,适的激光器,包括激光波长,、功率范围、输出模式等参数,。,6.2测试环境的搭建,02,03,01,预处理阶段,对待测介质进行必要的预处理,如清洁表面、控制温度等,以确保,测试结果的准确性。,测试阶段,按照预定的测试条件对介质进行激光照射,并记录,相关数据。,数据处理与分析阶段,对测试得到的数据进行处理和,分析,得出激光损伤阈值等关键参数,。同时,结合介质的具体应用场景进行解读和评估。,6.3测试流程的制定,安全防护,在进行激光损伤阈值测试
11、时,必须严格遵守激光安全规范,确保人,员和设备的安全。,误差来源控制,分析测试过程中可能存在的误差来源(如激,光功率波动、环境温度,变化等),并采取相应的措施进行控制和,校正。,结果可靠性验证,通过多次重复测试或与其他方法进行对比验证,确保测试结果的可,靠性和准确性。,6.4注意事项与误差分析,6.1原理,激光损伤阈值是指激光照射在光学元件上,导致,其性,能发生不可接受的永久性变化的最低激光能,量密度或,功率密度。,该阈值是评估光学元件激光损伤性能的,重要指标,对,于确保激光系统的安全运行具有,重要意义。,激光损伤阈值定义,本标准规定了激光器和,激光相关设备激,光损伤阈值的测试方法,,包括定义
12、、总,则、测试条件、测试,程序以及测试结果,的处理和报告等方面。,通过科学合理地制定测试流程和评,估准,则,确保测试结果的可靠性和准确性,,为激光损伤阈值的确定提供有力支持。,测试方法概述,激光与物质相互作用是激光损伤,阈值测试的基础,涉及激光能量在物质中的吸收、转化和,传递等,过程。,不同材料对激光的吸收和反射特性各不,相同,因,此需针对具体材料选择合适的激光参数进行测试,激光与物质相互作用,激光损伤包括热损伤、光化学损伤和等离子体,冲击损伤等多种机制。,了解不同损伤机制的特点和规律,有助于更准确地评估光学元件的激光损伤性能,为优化,设计和改进工艺提供指,导。,损伤机制与类型,6.2测试装置
13、,光学系统,由透镜、反射镜等光,学元件组成,用,于激光光束的准直、聚,焦和传输,确,保激光能够准确照射到待测样品上。,探测系统,包括光电探测器、数据采集卡等,用,于实时监测激光与样品相互作,用后的,光信号变化,并将数据传输至计算机,进行分析处理。,激光器系统,包括激光源、激光功,率计和激光光束,质量分析仪,用于产生稳定、可控的,激光输出,并监测激光功率和,光束质,量。,测试装置组成,稳定性,测试装置应具有良好的机械稳定性和热稳定性,以确保,测,试结果的准确性和可靠性。,精度,测试装置中的各测量仪器应具备高精度测量能力,以满足,对激光损伤阈值等关键参数的精确测量需求。,安全性,测试装置应采取必要
14、的安全防护措施,如安装防护罩、设,置急停按钮等,确保,测试过程的安全性。,测试装置要求,准备工作,检查测试装置各部件是否完好无损,,确保激光源、光学系统和探测,系统处,于良好的工作状态。,激光调试,根据测试需求,调整激光器的,输出功,率、波长和光束质量等参数,以获得,满足测试条件的激光输,出。,结果分析,根据采集的数据,分析,激光损伤阈值,等关键参数,并撰写测试报告。,测试执行,启动测试程序,实时监测激光与样品,相互作用的光信号变化,并记,录相关,数据。,样品放置,将待测样品放置在光学,系统的适当位,置,确保激光能够准确照射到,样品表,面。,测试装置操作流程,6.2.1激光器,激光器是一种能够
15、发射激光的装置,通过受,激发射过,程产生相干光。,激光器通常由增益介质、泵,浦源和谐振腔三部分组成,是激光技术的核心。,激光器定义,激光器的发展历程,固体激光器,以固体为工作介质的激光器,如,红宝石激光器、,YAG,激光器等。,染料激光器,以染料为工作介质的激光器,,可,调谐范围宽,但稳定性相对较差,气体激光器,以气体为工作介质的激光器,如,氦氖激光器、二氧化碳激光,器等,半导体激光器,以半导体材料为工作介质的激光,器,具有体积小、效率高等优点,激光器的分类,在激光损伤阈值测试中,需选用合适的激光器,以确保测试光束的,质量、功率和稳定性,等参数满足测试要求。,激光器是激光损伤阈值测试的主要光源
16、,其性能直接影响测试结果,的准确性和可靠性。,激光器在激光损伤阈值测试中的重要性,10,6.2.2可变衰减器和光束传输系统,定义与作用,可变衰减器是一种能够调节激光功率的装置,通过吸收或反射部分激光,能量来降低输出激光的功率,从而实现对激光能量的精确控制。,种类与性能,可变衰减器可根据其工作原理分为吸收型、反射型和干涉型等。不同类,型的可变衰减器具有不同的衰减范围、精度和稳定性等性能指标。,选用与安装,在选择可变衰减器时,需考虑激光器的输出波长、功率范围以及所需的,衰减精度等因素。同时,正确的安装和调试也是确保可变衰减器正常,工,作的关键。,可变衰减器,光束传输系统,定义与组成,光束传输系统是
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