GB T 15313-1994 激光术语.pdf
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1、i UDC 621. 3. 038. 8 N 04 1994-12-22发布共Terminology for laser G/T 1 531 3 94 1995-10-01 国家技术监督局发布 目次 1 主题内容与适用范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 2 术语. . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 2. 1 激光基础. . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) 2. 2 激光技术. ( 9 2. 3 激光元器件和材料. . . . . . . . . . . . .
2、. . . . . . ( 10 ) 2. 4 激光器. 11) ( 12 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 符号与单位3 汉语索引.(15 英文索引.(18 ) , 1 家标中华人15313-94 、单位。._ ,具有 . - . - - -.一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。felaserbeam . . . . . . . . . .牛-丰嘈烧惶兔主缸巳l*:_kt.b电h*百、T问咙,
3、晶H牛皿.tn宦口郭 牛2 I 0它由物质的车、 , 、激教学-.E 用范围:主题内1吾Jfr.本标准规定本标术语2 在1rnrn以下的的-Jm.亟.性Ltv户2. 1. 2 平L.2、, r气、增加虫。EPJf:. 1、._,.,.-.-: j飞-一一户吧.-:tz二dl .一ldz. ( 1 ) 2.1 激光基础2. 1. 1 激光由良好的同义词z位、方到低能级上去,同时发射光子的现象。 M E (G) 质.叫升.川的1995.10.01实施l 自处受在辐射向、俯2. 1. 3 2. 1. 6 2. 1. 8 2.1.9 局1994.12.22批准2. 1. 4 2. 1. 5 2. 1.
4、 7 2. 1. 11 2. 1. 12 2. 1. 13 2.1.14 2. 1. 15 2.1.16 2. 1. 17 2.1.18 2. 1. 19 2. 1. 20 2. 1. 21 2 G/T 式中:G-,-,增益系数,m-13I一一入射辐射强度,W/sr; dz一一通过的介质厚度,m;15313-94 dI一一通过介质厚度dz后的辐射强度增量,W/sr。增益饱和gam saturation 当光强增加到一定程度后,激活介质的增益系数表现出随光强增加而减小的现象。小信号增益smallsignal gain 通过激活介质的光的强度较弱时,增益系数与光强的关系可忽略时的增益系数。饱和参量
5、saturation parameter 表征激光工作物质增益饱和状态的参量.激光振荡条件laser oscillation condition 激光器发生振荡应满足的振幅和相位条件,即:振幅条件z光在谐振腔内往返一次,由激活介质得到的增益必须大于或等于在这期间光的全部损耗g相位条件g光在激光谐振腔内往返一次相位的改变为2的整数倍。单程增益gain by one path 光从光学谐振腔的一端传播到另一端所获得的总的增益。单程损耗los8 by one path 光从光学谐振腔一端传播到另一端时所受到的总的损耗。驰豫振荡relaxation oscillation 在激光器达到稳定工作状态之前
6、,谐振腔内激光振荡与激发粒子之间互相制约而出现的一段不稳定振荡。多普勒展宽Doppler broadening 粒子的无规则热运动引起谱线展宽的现象。谱宽度spectral bandwidth (L.H、L.VH)i苦功率(或能量)为其峰值一半处所对应波长(或频率)的最大问隔。L.H表示光谱宽度,VH表示频谱宽度。洛仑兹线型Lorentzian line shape 谱线的相对强度对频率的分布符合以下公式的线型sgL()=生.一一一2-0泸+(L./2) 式中:gL()一-各仑兹线型函数,8; 一一频率,8-1J L.v一一谱线的线宽,flg。一一谱线的中心频率,s-20高斯线型Gaussia
7、n line shape i苦线的相对强度对频率的分布符合高斯函数关系的线型g的)= .:_I o I飞!一旦旦。一川l27CkT! eXPL -2kT吨( 2 ) . ( 3 ) 一一十一、, 15313-94 GB/T 式中:gG()一一高新线型函数,SI c 光速,m/s;m 原子质量,g;h 玻尔兹曼常数,J/K;T一一绝对温度,K; 频率,S-1 ; 。一一谱线的中心频率,5-1。烧孔效应hole-burning effect 在非均匀加宽的工作物质内,由反转粒子数的选择性消耗效应造成增益频谱曲线的局部凹陷的现象.兰姆凹陷Lamb dip 在非均匀加宽的单纵模气体激光器中,激光器振荡
8、频率与工作物质增益频谱曲线的中心频率重合时,其输出功率随振荡频率出现极小值的现象。反兰姆凹陷inverted Lamb dip 置于激光器谐振腔中的特殊气体盒,使激光器输出功率随频率变化的曲线在激光振荡频率等于该气体盒吸收谱线中心频率处出现一窄尖峰的现象.光学谐振腔optical resonator 能在其空间内激励确定类型光频段电磁波的本征振荡的光学系统。稳定腔stable resonator 具有两个端面反射镜,近轴光线保持在腔内作无限次传输的谐振腔。非稳腔unstable resonator 具有两个端面反射镜,近轴光线在其内作有限次传输后便逸出腔外的谐振腔。只要不考虑衍射,轴向光线将保
9、留在谐振腔内.谐振腔损耗1088 of resonator 光波在谐振腔中来回传播时光能的损耗.衍射损耗diffraction loss 光波在谐振腔中来回传播时,由孔径衍射而造成的光能量损耗。谐振腔费涅耳数Fresnelnumber of resonator (N) 标志谐振腔衍射损耗的一个参蠢,用下式表示. . ( 4 ) 3 . ( 5 ) 式中:N一一费涅耳数s町、一一分别为谐振腔两端面反射镜的半径,m;L一一谐振腔长,m;一-光波波长,m。谐振腔品质因数qualityfactor of resonator (Q) 代表谐振腔的质量指标的一个数值,用下式表示:m-H屿N Q=川去 2.
10、1.22 2. 1.23 2. 1. 26 2. 1. 24 2. 1. 25 2. 1.27 2.1.28 2. 1.29 2.1.30 2.1.31 15313-94 GB!T 式中: 分别是零或ZL!).l描述其巾的mq E, 同义词光学正2. 1. 32 2. 1. 33 密度分布的的节点数2. 1. 34 2. 1. 35 2.1.37 2. 1. 38 2. 1. 36 式的现象。 ffil横模2.1.39 连续点的直r beam 2.1.40 2. 1. 41 . h甸、h丛J/:(liameter- (dl 1束腰半径:be!imw.ai重tradius (叫.)光束宽度bea
11、m widths (dx.;dy.l 分别在两个所选的相互正交且有垂直于光束轴的工和y方向上,透过光束功率(或能量)规定。iJ.IZ .(玄倍和J,光束横截面积为径(d, 总光(dol和半径(Wol为z内,分均为光束功率(或能量)密度分布2. 1. 42 过)规包含叫。束腰激光束的束腰直径在倍2. 1.43 2. .44 2. 1.45 ? 光议能旱,JhF:r一个振荡周期中损祀的光波能盘.J。r? 寸7飞飞Jf之h YJ句句df卢声叫山句:27飞: !:;二:rr:刊田川叮阳屯L且岛-=-.:-J.川u、归h酣时, 芦行为牛吟,;卢吧d眩毗波附传播盯方向叫呻电屯响场份.#非抖际j才丰:王征函
12、呻#乳,或垂时草电电制:卢滋毗波叫砖胁播7方J.(,iJ 函数。对于矩形才才称,数:r、直是号示直电由波传播东向的.x!y方向对呻对称,到p;l材制和位时机制阳湖)时deiJ-:.卡11:;mode ,: : i 基棋以外的其他榄二位叫-, 叫W叩如卢响卢M阿甲:.;volurre 中某个振荡模式所占有的问。二:.:;.:飞2. 1. 46 4 一一、二15313-94 G!T 百分数(u%)的密度分布函g 于光束轴的向确定飞俨二阶矩所 47 48 2. 2. , 5b倍J , 49 2. 。.zit (实用 zt 大得腰到50 2. 对应的束宽确, zi丁y方 圆横截菌,叶J、A ) 川、
13、i8,8 器输f告横截面 了数定。51 52 2: 2. 械轴为连接限3 学系统固定机械轴的位移哼6 . . . . ( -3d h E 咄 ,tI,., 2巳比.之均.阳叫di 径.主.束光.的叫. 上53 55 56 57 54 2. 2. 2 2. 2. + 8Z5Zz zsz A, 7 8 . + 8,.卢方向的光束位置稳定度,m;+ 8,.z =Z5Y =z A , A 置稳定, z 式中, 028%、OZY一一- 占ad:,。弘一一。如、829y-分别为定一光束测量位置的距离,m,5 (K) factor beam. propagation 光束传输因子58 2. 2. 1. 59
14、 2. 1.60 2. 1. 61 2. 1.62 2.1.63 2. 1. 64 2. 1.65 2. 1.66 2. 1. 67 2. 1. 68 2. 1. 69 2. 1. 70 6 一一一-一一一一GB/T 15313-94 激光器高斯基模的与实际模的光束参数积之商.它是实际光束逼近衍射极限程度的度量,对理想高斯光束其值为1.对任何实际光束其值在1和0之间.光束传输因子按下式计算g式中:K一一光束传输因子,A一一波长,m,d,-束腰直径,m,8 束散角,rad。M因子M factor 光束传输因子的倒数。KA4 =一一do(J 平均能量密度average energy density
15、 (H.) 光束横截面内的总能量除以该光束的横截面积.平均功率密度average power density (E.) 光束横截面内的总功率除以该光束的横截面积.脉冲持续时间pulse duration (rH) , 10%脉冲持续时间10%-pulse duraton 问。激光脉冲上升和下降到它的50%峰值功率点之间的最大问隔时间.激光脉冲上升和下降到它的10%峰值功率点之间的最大间隔时间。同义词g脉冲宽度连续功率CW-power (P) 连续激光器的输出功率。脉冲重复率pulse repetition rate (f,) 能重复发出脉冲的激光器每秒钟发出的激光脉?中的个数。脉冲能量puls
16、e energy (Q) 一个脉冲所含的辐射能量。脉冲功率pulse power (PH) 脉冲能量与脉冲持续时间仕H)之商。平均功率average pow町(P.)脉冲能量与脉冲重复频率的乘积。峰值功率peak power (P,.) 功率时间函数的最大值。输出功率稳定度output power stability (D.P) .( 9 ) 在一定的时间范围内,2倍激光输出功率变化的标准差与激光输出功率的平均值的商,用下式表示zpzs =p 式中zAP一一输出功率稳定度;s一一激光输出功率变化的标准差,W,F 激光输出功率的平均值,W0 相干性coherence . ( 10 ) 二队俨2.
17、 1. 71 2. 1. 72 2. 1. 73 2. 1. 74 2. 1. 75 2. 1. 76 2. 1. 77 2. 1. 78 2.1.79 2. 1. 80 2. 1. 81 GB/T 15313-94 电磁场中各点间有恒定相位关系的特性。时间相干性temporal coherence 电磁场中相同位置不同时间信号的相位相关关系。空间相干性spatial coherence 电磁场中相同时间不同位置信号的相位相关关系.相干长度coherence length (10) 激光器发出的辐射在其光束方向上能保持其相位关系的距离.近似由c/t!.H算得。式中c为光速.相干时间、coher
18、encetime (ro) 激光辐射保持其相位关系的间隔时间。近似由1/t!.算得。线偏振linear polarization 辐射电场矢量的指向固定在一个方向上的状态。在均匀介质中,电场矢量限定在包含传播方向的一个平面内振动.线偏振度大于0.9.偏振方向不随时间而变的激光束称为线偏振的.线偏振度degree of linear polarization (P) 以线偏振器将光束分解为两相互垂直的偏振方向后,按下式计算g式中,P一一线偏振度gP z - P:1 - n Q.z - Qy P=芒芒或P=z否;P,、Py-分别为z和y方向偏振光的功率,W;G、Qy一-分别为z和y方向偏振光的能量
19、.J,.( 11 ) 方向的选取以光束通过线偏振器后,光束功率或能量)衰减最小和最大的方向分别定为z和y方向.通过线偏振器后光束衰减最小的z方向是偏振方向。圆偏振circular polarization 辐射在均匀介质中,电场矢量的模为常量,并以辐射频率绕传播方向旋转的偏振状态。椭圆俯振ellipticalpolarization 辐射在均匀介质中,电场矢量末端以辐射频率绕传播方向作椭圆旋转的偏振状态。随机偏振辐射randomly polarized radiation 由两偏振方向相互垂直、固定的线偏振波合成的,且各振幅随时间随机改变的辐射波。非偏振辐射unpolarized radiat
20、ion 辐射强度对所通过的偏振装置的设定方向不敏感的辐射e也可看成各种随机偏振状态的叠加.部分偏振partial polarzation 由自然或人工辐射源发出的既不是完全偏振也不是完全不偏振的辐射。可看成由偏振和非偏振两部分组成.2. 1. 82 波前w3vefront 电磁波的等相面. 2. 1. 83 波前畸变wavefrontdeformation 实际波前对参考面通常是平面和球面的偏离.偏离量用表面法线方向的波长数度量。2. 1. 84 激光器laser 7 15313-94 GB/T 一相干电磁辐射的装置也可称为激光器。ff:飞、:-./ r 和硅敞亮器主作所必须的外凰设备(IlP
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