Средства измерений средней мощности лазерного излучения. Типы. Основные параметры. Методы измерений

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ СРЕДНЕЙ

МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ТИПЫ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ГОСТ 25811-83

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

УДК 621.37.089.5:621.375.826:006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Типы. Основные параметры. Методы измерений
Means measuring laser output average power.
Types. Basic parameters. Measuring methods

ОКСТУ 6343

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 мая 1983 г. № 2385 срок введения установлен
с 01.07.84
Настоящий стандарт распространяется на рабочие средства из­мерений средней мощности непрерывного и импульсно-модулиро- ванного лазерного излучения с частотой следования импульсов более 2 Гц и длительностью импульса от 1СН1 до 10 ’ с по ГОСТ 24469—80 (далее — средства измерений).
Стандарт устанавливает типы, основные параметры и методы измерений основных параметров в пределах значений этих пара­метров, установленных в настоящем стандарте.

1. ТИПЫ

1.1. Устанавливаются типы средств измерений, указанные в табл. 1.
Таблица 1
Тип средства измерений
Пределы основной допускаемой относительной погрешности, не более
Измеряемая мощность, Вт
Минимальный интервал между двумя измерениями, мин
Спектральный диапазон измеряемого излучения, мкм
Калориметры тер­моэлектрические и средства измерений на их основе
20-10 2
10“4—102
Не более 10
0,3—11,8
Фотодиоды измери­тельные и средства измерений на основе
30-102
10-8—10-5

0,3— 1,9
фотодиодов
20-Ю-2
10-5—102

© Издательство стандартов. 1983

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Основные параметры и характеристики типов средств из­мерений, диапазоны их значений, на которые распространяются методы измерений, указанные в настоящем стандарте, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Параметр (характеристика) средства измерений
Значение для типа

Калориметры термоэлектрические и средства измерений на их основе
Фотодиоды измери­тельные и средства измерений на основе фотодиодов
Темновой 7'0«, мкА, не более
Относительная спектральная чувстви-

20 (для измери­тельных фотодио­дов)
тсльность, не менее
Токовая (вольтовая) чувствительность (далее—чувствительность) на фиксиро­ванной длине волны в области линей-

0,1
ной зависимости от уровня мощности,

0,03
Л-Вт ~1 (В-Вг1), не менее
Коэффициент преобразования на фик­сированной длине волны мВ-Вт 1 при
—
(0,7 -103)
температуре (2УЗ±2)К, мВ-Вт_|
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувстви­тельности) от уровня измеряемой мощ­ности во всем диапазоне измерений, %,
10—300

не более
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувстви­тельности) в диапазоне температур
2,0
(Ю)
283—308 К, %-К'1, не более
Предельное относительное изменение коэффициента преобразования (чувст­вительности) от координаты приемного
0,3
(0,5)
элемента, не более
Предельное относительное изменение чувствительности во времени, %-мин-1,
0,5% - мм-1
6%
те более
0,3
0,3
Постоянная времени, с
1—50 при значении
Не менее 0,5 • 10 6

коэффициента
для импульсно-

преобразования
модулированного

10—300 мВ-Вт-1
излучения и не ме­нее 1,0 с для не­прерывного излу­чения при значе­нии чувствительно-

сти не менее 0,01 А-Вт-1

3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Общие положения
3.1.1. Все измерения должны проводиться в нормальных усло­виях по ГОСТ 24469—80. Продолжительность измерения должна превышать наибольшую постоянную времени не менее, чем в пять раз.
3.1.2. В помещении, где проводят измерения, не должно быть конвекционных потоков (в том числе активной вентиляции), источ­ников пыли, посторонних тепловых возмущений, внешних магнит­ных полей.
3.1.3. Все применяемые контрольные средства измерений долж­ны быть поверены в соответствии с ГОСТ 8.002—71 или пройти метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.326—78.
3.1.4. Правила безопасности — по ГОСТ 24469—80.
3.2. Подготовка к измерениям
3.2.1. Все применяемые средства измерений перед началом ра­боты должны быть установлены в рабочее положение, заземлены, включены в сеть и прогреты в течение промежутка времени, ука­занного в технической документации.
3.2.2. Лазеры должны быть установлены на станине оптической скамьи, остальные части измерительной схемы на юстировочных столиках, входящих в комплект оптической скамьи.
3.2.3. Оптическая система должна быть отъюстирована таким образом, чтобы излучение попадало в центры чувствительных эле­ментов преобразователей исследуемого и контрольного средств из­мерений.
3.3. Методы измерений параметров термоэлек­трических калориметров
Методы измерений параметров термоэлектрических калоримет­ров по ГОСТ 25312—82 в части преобразователей мощности.
3.4. Методы измерений темнового тока
3.4.1. Для измерений применяют микроамперметр М-95 по ГОСТ 8711—78 с пределом измерения 0,1 —10 мкА, погрешностью нс более 1,5%.
3.4.2. Измеряют значение темнового тока /у при нормальном и граничном значениях температуры в условиях затемнения. Опе­рации повторяют пять раз с интервалом 40 с. Вычисляют среднее арифметическое значение результата измерений Iт .
3.4.3. Нестабильность темнового тока во времени для каждой из температур определяют по формуле
= \ІТІ-ІТ I шах 100
Ат
‘т
3.4.4. Обработка результатов измерения — по ГОСТ 8.207—76. При использовании средств измерений и оборудования по п. 3.4.1 границы погрешности результата измерений не должны превышать 5-10~2 при доверительной вероятности 0,95.
3.5. Метод измерения относительной спектраль­ной чувствительности
3.5.1. Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру и оборудование:
светоизмерительная лампа накаливания с системой питания и контроля тока накаливания: стабилизированный источник постоян­ного тока (диапазон плавного регулирования 2—35 А, точность ре­гулирования 2-Ю3 А), потенциометр (постоянного тока Р-348 (класс точности 0,02);
монохроматор МДР-23 (спектральный диапазон 200—2000 нм, относительное отверстие 1 : 6, точность отсчета при раскрытии щели от 0 до 0,2 мм 10 3 мм, от 0,2 до 2 мм 10~2 мм);
контрольные средства измерений на основе селективных или неселективных измерительных преобразователей с известной отно­сительной спектральной чувствительностью — диапазон измерений в интервале 10~8—102 Вт, основная относительная погрешность не более 5- 10~2;
модулятор с частотой модуляции (800+20) Гц;
система регистрации: вольтамперметр М 1108 — диапазон из­мерений 0,3—30 А, погрешность измерения 0,2-10 2 или вольтметр В7—16 с погрешностью измерения не более 0,5-10 2;
селективный усилитель — коэффициент усиления 103, полоса пропускания (800±20) Гц.
Для измерений могут применяться другие средства измерений и оборудование с аналогичными или лучшими характеристиками.
3.5.2. Схема измерений приведена на черт. 1.

1 — светоизмерительная лампа с системой питания и контроля тока; 2— модулятор; 3 — монохроматор; 'I — первичный измерительный преобразователь иссле­дуемого средства измерений; 5 — селективный усили­тель; 6 — система регистрации; 7 — контрольное сред­ство измерений
Измерения проводят в условиях затемнения. За выходной щелью монохроматора устанавливают по очереди первичные изме­рительные преобразователи контрольного и исследуемого средств измерений.
При исследовании измерительного фотодиода нестабильность темнового тока за один час не должна превышать 10-10-2.
Регистрируют показания контрольного и исследуемого средств измерений п0(М в Вт и Пх(Х) в А (В) соответственно через каждые 10—20 нм в диапазоне 300—800 нм и через каждые 30—100 нм в диапазоне больших длин волн. В области максимума спектраль­ной характеристики чувствительности этот интервал сокращается до 5 нм и до 10—20 нм для указанных диапазонов соответственно. На каждой длине волны проводят два—пять наблюдений. Полу­ширина спектрального интервала, выделяемого монохроматором, не должна превышать интервал длин волн между двумя измере­ниями.
3.5.3. Относительную спектральную чувствительность sXOTh(A) для каждого измерения вычисляют по формуле
Мо™(М = *оо™(М^-, (2)
По (X)
где Sqoth (Л) — относительная спектральная чувствительность кон­трольного средства измерений (А-Вт-1 или В-Вт-1);
пх(К) и n0(Z) — средние арифметические значения пх(К) и л0(?0.
Результаты вычисления 5ж0тн(М заносят в таблицу.
3.5.4. Обработка результатов измерений — по ГОСТ 8.207—76. При использовании аппаратуры и оборудования по п. 3.5.1 зна­чение границ основной погрешности результата измерений не должно превышать 6-Ю-2 при доверительной вероятности 0,95.
3.6. Метод измерения чувствительности на фиксированной длине волны в области линей­ной зависимости от уровня мощности
3.6.1. Для измерений используют следующую измерительную аппаратуру и оборудование:
лазеры непрерывного режима работы — средняя мощность в интервале 10-8—102Вт, длина волны в диапазоне 0,3—1,9 мкм;
делительная пластина из стекла БС-3 по ГОСТ 9411—81, тол­щиной 2 мм;
ослабитель — показатель ослабления в интервале 0,2—30 дБ, погрешность измерения показателя ослабления не более 3-10~2;
контрольное средство измерений средней мощности — диапа­зон измерений 10-2—1 Вт, основная погрешность не более 5-Ю-2;
модулятор (для исследования средств измерений средней мощ­ности импульсно-модулированного излучения), селективный усили­тель и система регистрации по п. 3.5.1.
Для измерений могут применяться другие средства измерений с аналогичными или лучшими характеристиками.
3.6.2. Схема измерений приведена на черт. 2. Угол между лу­чом, падающим на делительную пластину, и нормалью к ней не должен превышать 7°.

1 — лазер; 2 — модулятор; 3 — ослабитель; 4 — делительная пла­стина; 5 — первичный измерительный преобразователь исследуемого средства измерений; 6 — селективный усилитель; 7 — система реги­страции; 8, 9 — контрольные средства измерений
Черт. 2
3.6.3. Пучок излучения лазера после прохождения через моду­лятор, ослабитель и делительную пластину и после отражения от делительной пластины попадает на чувствительные элементы пер­вичных измерительных преобразователей контрольных средств из­мерений.
3.6.4. Регистрируют значения средне