ICS 11.040 YY C 41 中华人民共和国医药行业标准 YY/T0756—2009 光学和光学仪器 激光和激光相关设备 激光光束功率（能量）密度分布的试验方法 OpticsandopticalinstrumentsLasersandlaser-relatedequipment Test methods for laser beam power (energy)density distribution （ISO13694:2000+Cor1:2005,IDT) 2009-12-30发布 2011-06-01实施 国家食品药品监督管理局 发布 YY/T0756—2009 目 次 前言 范围 1 2 规范性引用文件 术语和定义 3 3.1 测量量 3.2 特征参数 3.3 分布拟合 坐标系 根据测量的空间分布推导出的特征参数 5 分布拟合 6 试验原则 8 测量布置和试验设备 8.1 概述 8.2 准备 8.3 环境控制 8.4 探测器系统 8.5 光束整形光学元件、光学衰减器和光束分束器 9 试验程序 9.1 设备准备 9.2 探测器校准程序 9.3 数据记录和噪声修正 10评估 10 10.1 选择和优化积分限值 10 10.2 控制和优化背景修正 10 11 试验报告 YY/T0756—2009 前言 本标准等同采用ISO13694：2000《光学和光学仪器 激光和激光相关设备 激光光束功率（能量） 密度分布的试验方法》和技术勘误Corl：2005（英文版）。 对激光的许多应用都涉及使用激光光束的近场和远场功率（能量）密度分布。激光光束的功率（能 量)密度分布的特点是照射功率（能量)的空间分布，并且是垂直于传播方向一个特定平面的横向分布 通常，激光光束功率（能量）密度分布随着传播方向而变化 本标准由国家食品药品监督管理局提出。 本标准由全国医用光学和仪器标准化分技术委员会（SAC/TC103/SC1)归口。 本标准起草单位：国家食品药品监督管理局杭州医疗器械质量监督检验中心。 本标准主要起草人：黄丹、孙瑜、叶岳顺、韩坚城。 II YY/T0756—2009 光学和光学仪器激光和激光相关设备 激光光束功率（能量）密度分布的试验方法 1范围 本标准规定了测量功率（能量）密度分布的方法，并定义了给定平面上激光功率（能量）密度分布函 数的特征参数。 本标准规定的方法适用于检测并描述光学和光学仪器中使用的连续激光和脉冲激光光束特性。 2规范性引用文件 2 下列文件中的条款通过本文的引用而组成了本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T15313—2008激光术语（MOD，ISO11145：2006） JB/T6860—1993测量激光辐射功率能量的探测器、仪器与设备（MOD，IEC1040：1990） ISO11146:1999 激光和激光相关设备一激光光束参数的试验方法一光束宽度、发散角和光束传 播因子 ISO11554:1998 光学和光学仪器一激光和激光相关设备一激光光束功率、能量和时空特征的试 验方法 3术语和定义 GB/T15313一2008、JB/T6860一1993界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1测量量 3.1.1 功率密度 powerdensity E(r,y,z) 在位置投射到（x，y）的A面积上的光束功率除以该面积A。 3.1.2 能量密度 energydensity H(a,y,) <脉冲激光束>在位置投射到(a，y)的A面积上的光束能量（功率对时间的积分)除以面积。 H(a,y,)=JE(r,y,)dt 3.1.3 功率 power P(z) 在位置光束连续光束（cw）的功率。 1 YY/T0756—2009 P(z): E(a,y,z)drdy 3.1.4 脉冲能量 pulse energy Q(z) 在位置光束脉冲波的能量。 Q(z): H(a,y,z)drdy 3.1.5 最大功率密度（最大能量密度） maximumpower(energy)density Emax（)[Hmax（z)] 在位置空间功率（能量）密度分布函数E（α，y，)[H（α，y，)的最大值。 3.1.6 最大值位置 locationof themaximum (Xmax 'ymax 2) 在位置，ry平面上Emax（）或Hmx（）的位置。 注：使用高空间分辨率和相对较小动态范围的检测器进行测量时，（工mx，ymx，2）可能不是一个唯一值。 3.1.7 值功率密度（阐值能量密度） threshold power （energy)density E(Z)[H()] 在位置最大功率（能量）密度的部分。 对于连续光束：E（）=nEmax（） 对于脉冲光束：Hr（）=mHmax（） 0≤<1 注：通常n值的选定依据为：在测量时，E，r（）或H，r（)仅大于探测器的本底噪声峰值。9.3描述了使用本底噪声 去除法来判定探测器零噪声水平的方法。在实际应用中，功率（能量密度分布类型、探测器灵敏度、线性、饱和 状态、基线、偏移程度等均影响值的选定。 3.2 特征参数 3.2.1 有效功率（有效能量） effective power (energy) P,()[Q,() 通过仅对E(,y)>E,r[H(a，y)>H,]的位置（，y)的功率（能量)密度求和来评估的功率和 能量。 3.2.2 功率分数（能量分数） fractional power (energy) f,(z) 在位置的分布中给定的有效功率（能量)相对于总功率（能量)的份额。 P,(z) 对于连续光束：，（z）= P(z) Q,(2) 对于脉冲光束：f，（）= Q(α) I>l>0 2 YY/T0756—2009 3.2.3 重心位置 centre of gravity 质心位置 centroid position (r,y) 在位置的一阶矩。 注：更详细的定义参见GB/T15313—2008。 3.2.4 光束宽度 beam widths dar(),dgy() 在位置，和y方向上的光束宽度为d。（）和d（），它们等于功率（能量)密度分布关于质心二 阶矩平方根的4倍。 注1：更详细的定义参见GB/T15313—2008和ISO11146。 注2：ISO11146中的条款适用于以下定义和测量： a）二阶矩光束宽度d和dy; b） 根据透过u%总功率（能量）密度的最小中心狭缝宽度确定光束宽度ds和d.（通常u=86.5)； c) 扫描狭缝法测量的光束宽度d,.和d，.，它们是根据透过功率密度降低至0.135Ep的位置之间距离确 定的； (P 根据一个移动刀刃在0.84P和0.16P遮挡位置之间的距离测量的光束宽度d.和d； e) 将这些不同的定义与光束宽度测量方法相关联起来的相关因子。 3.2.5 光束椭圆率（光束偏心率） beamellipticity（eccentricity) ([e() 用于定量表示在位置一个分布的圆形或正方形（比率)的参数。 day 光束椭圆率（） dar 光束偏心率e（)= dar 其中选择a方向为沿着分布的主轴方向，因此d≥d。 注：如果e≤0.5或≥0.87，则能将旋转对称分布认定为圆形，将长方形分布认定为正方形。 3.2.6 光束横截面积 beam cross-sectional area A,(α) rd 对于横截面为圆形的光束：A。= Tdar de) 对于横截面为圆形的光束：A。= 4 3.2.7 有效辐射区域 effective irradiation area A,(z) 在位置，功率（能量）密度超过阈值功率（能量)密度的辐射面积。 注1：考虑到有各种形状的分布，例如：空心“圆环"类型，有效辐射区域没有根据d。或d，光束宽度来定义。 注2：参见阈值功率（能量）密度（3.1.7)。 3.2.8 有效平均功率密度（有效平均能量密度）effectiveaveragepower（energy）density E,()[H,()] 3 YY/T0756—2009 在位置的激光分布，以加权的方式定义的空间平均功率（能量)密度。 P, 对于连续光束：E，（） A, Q, 对于脉冲光束：H，（z） A, 注：E，（）和E，r（）（参见3.1.7)指不同的参数。 3.2.9 平坦度因子 flatness factor F,(z) 在位置的激光分布，平均功率（能量)密度与最大功率（能量)密度的比值。 E, 对于连续光束：F，（z） Emax H, 对于脉冲光束：F，（）= Hmax 注：对于有完全平坦顶部的功率（能量)密度分布，F，=1。 3.2.10 光束均匀性 beam uniformity U,(z) 在位置，功率（能量）密度的归一化均方根（r.m.s.)与其平均值的偏差。 对于连续光束：U，= 1 [E(r,y)-E,］"drdy E,NA, 1 对于脉冲光束：U， [H(,y)-H,J"drdy H,NA, 注1：U，=0表明有一个完全均匀的分布，曲线形状为平顶和垂直边缘。U。可以表示为小数或百分比 注2：通过对设定阈值限值之间光束面积的积分，本定义可以对任意形状的光束轨迹用均匀性来进行量化。因此， 可以对总的光束功率（能量）的不同部分来测量均匀性，而无需明确规定窗口大小或无需提到分布的形状或大 小。从而使用3.2.2和3.2.10中的公式，可以不用考虑分布的形状或大小等就可以表述