ICS31.260 CCS L51 中华人民共和国国家标准 GB/T41572—2022 脉冲激光时域主要参数测量方法 Measurement methods for main parameters of pulsed laser in time-domain 2023-02-01实施 2022-07-11发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T41572—2022 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 主要参数特性 4.1 概述 4.2 脉冲时间特性 4.3 脉冲光谱特性 测量条件 5 5.1 基本要求 5.2 被测激光正常工作要求 5.3 安全防护 5.4 测量准备 6测量方法 6.1 上升/下降时间 6.2 脉冲宽度 6.3 脉冲重复频率 6.4 电信号与光信号时间抖动 14 6.5 光信号时间抖动 15 附录A（资料性） 脉冲宽度测量方法 18 附录B（资料性） 超短脉冲测量方法 20 附录C（规范性） 常用的解卷积因子 26 附录D（资料性） 时间抖动测量方法 27 参考文献 图1 测量上升/下降时间设备框图 图2 测量上升/下降时间示意图 图3 光电探测器法测量脉冲宽度示意图 图4 自相关法测量脉冲宽度原理示意图 图5 自相关法测量脉冲宽度设备框图 图6 干涉自相关曲线示意图 图7 无背景的强度自相关曲线示意图 图8 FROG测量脉冲宽度设备框图 GB/T41572—2022 图9 FROG测量脉冲宽度示例 图10 SPIDER测量脉冲宽度设备框图 12 图11 飞秒激光干涉光谱信号示例 12 图12 SPIDER测量飞秒激光脉宽示例 13 图13 脉冲重复频率测量设备框图 13 图14 记录的光脉冲周期示例 图15 图16 号延时测量数据示例 15 图17 光信号时间抖动测量设备框图 16 图18 图19 图A.1 光电探测器法设备光路示意图 18 图 B.1 强度自相关法（非共线）设备光路示意图 2 图 B.2 干涉自相关法设备光路示意图 22 图B.3 有无调啾的脉冲自相关曲线 22 图 B.4 FROG设备光路示意图 图B.5 SPIDER设备光路示意图 25 图 D.1 噪声功率谱 27 图D.2 高次谐波射频频谱分析法示意图 28 表C.1 自相关解卷积因子k=tm/ 26 GB/T41572—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 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担识别专利的责任 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会（SAC/TC284）归口。 本文件起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、中国计量科学研究院、北京大学、中国科学院物 理研究所、武汉华工激光工程有限责任公司、华工法利莱切焊系统工程有限公司、苏州帕沃激光科技有 限公司、中山钢尼镭斯科技有限公司、武汉锐科光纤激光技术股份有限公司、山东华光光电子股份有限 公司、大族激光科技产业股份有限公司、深圳市鼎信科技有限公司。 本文件主要起草人：麻云凤、樊仲维、吴爱平、邓玉强、张志刚、赵鹏、程旺、王兆华、李婷、周小庄、 郭广妍、白芳、王羡之、孙青、石朝辉、李莹、闫大鹏、肖成峰、曾丽霞、高凤翔。 GB/T41572—2022 脉冲激光时域主要参数测量方法 1范围 本文件界定了脉冲激光时域主要参数的术语和定义，描述了其主要参数特性，规定了测量条件和测 量方法。 本文件适用于持续时间在3fs~0.25s范围内的脉冲激光时域主要参数测量，脉冲宽度0.25s以上 的激光参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求 GB/T15313激光术语 GB/T15490固体激光器总规范 JB/T12632光纤激光器 JF1493—2014超短光脉冲自相关仪校准规范 ISO11145：2018光学和光子学激光和激光设备词汇和符号（Opticsandphotonics—Lasers and laser-related equipmentVocabulary and symbols) ISO15367-1：2003激光及激光相关设备激光束波前形状测定用试验方法第1部分：术语和 基础领域(Lasersandlaser-relatedequipmentTestmethodsfordeterminationoftheshapeof alaser beam wavefront-Partl:Terminologyand fundamental aspects) IEC60825-1：2014激光产品的安全第1部分：设备分类和要求（Safetyoflaserproducts Part 1:Equipment classification and requirements) 3术语和定义 GB/T15313、JJF1493—2014、ISO11145：2018和ISO15367-1:2003界定的以及下列术语和定义 适用于本文件。 3.1 脉冲激光pulsedlaser 以脉冲持续时间小于0.25S的单脉冲或序列脉冲形式辐射的激光 ［来源：ISO11145:20183.19.3] 3.2 脉冲上升沿 rising edge of thepulse 脉冲激光持续时间波形上升曲线。 3.3 脉冲下降沿 fallingedgeofthepulse 脉冲激光持续时间波形下降曲线。 1 GB/T41572—2022 3.4 上升/下降时间risingandfallingtime 脉冲激光上升/下降沿曲线10%强度到90%强度之间对应的时间间隔。 3.5 脉冲持续时间 full width half maximum pulse duration;FWHM pulse duration 脉冲宽度pulsewidth 脉冲激光上升和下降沿曲线的半峰值功率点之间对应的时间间隔， 注：脉冲激光按照激光脉冲持续时间可分为短脉冲（<1us）和超短脉冲（<1ns)。 ［来源：ISO11145：2018，3.14.2，有修改］ 3.6 超短脉冲激光 ultrashortpulselaser 持续时间小于1ns的脉冲激光。 注：超短脉冲又分为： 皮秒脉冲：持续时间小于1ns且大于或等于1ps的脉冲激光； 一飞秒脉冲：持续时间小于1ps且大于或等于1fs的脉冲激光； 阿秒脉冲：持续时间小于1fs且大于或等于1as的脉冲激光 3.7 自相关法 autocorrelation 将超短脉冲分为两束，并在两束光之间引入可变时间延迟，使其相互扫描，利用非线性光学效应获 得不同时间延迟的相关函数的超短脉冲测量方法。 注：自相关分为两类：强度自相关和干涉自相关，其中干涉自相关也称条纹分辨自相关 3.8 自相关宽度 autocorrelationduration 脉冲的自相关曲线的时间间隔， 注1：一般用半高度处的全宽度（FWHM)所对应的时间间隔表示。 注2：有调嗽的情况下，不适用于干涉自相关方法 3.9 频率分辨光学开关法 frequencyresolved optical gating;FROG 超短脉冲在非线性光学介质中对其自身不同时间延迟进行开关操作，获得两脉冲间不同延迟时间 的光谱图，从超短脉冲延迟时间的光谱图中获取脉冲时域和频域信息的方法。 3.10 光谱相位相干直接电场重建法 spectralphase interferometryfor directelectricfield reconstruction;SPl DER 将超短脉冲复制成具有时间延的脉冲对，使其与调嗽脉冲和频，和频后的两个脉冲在频域中发生 侧切光谱干涉，从光谱干涉图中获得光谱位相，从而重建出脉冲时域电场的方法。 3.11 相位 phase 对于一个波，相对于起始点的周期变化 注1：包括时域相位和光谱相位 注2：SI单位：弧度（rad）.模（2元）。 ［来源：ISO15367-1:2003，3.1.3，有修改］ 3.12 色散dispersion 材料的折射率随入射光频率的改变而改变的性质 2 GB/T41572—2022 3.13 调chirp 光脉冲瞬时频率随时间变化的现象。 3.14 光信号时间抖动 htimingjitter of laserpuise 激光脉冲序列中相邻脉冲之间时间间隔的相对变化， 注：一般用于评价光脉冲之间的时间抖动。 3.15 电信号与光信号时间抖动 timing jitter of electrical signal and laser pulse 电信号和输出激光脉冲两个信号之间时间延迟量的相对抖动。 注：一般分两种情况：一种是外触发信号和激光脉冲之间的抖动，另一种是同步输出信号和激光脉冲之间的抖动 4 主要参数特性 4.1概述 不同持续时间的脉冲激光具有不同的特点，所采用的测量方式也不同。需要根据被测脉冲激光的 时域宽度选择与之适用的测量方法。 4.2 2脉冲时间特性 超短脉冲具有相当短的持续时间，短到常规的电子学器件无法准确检测出来，要根据其脉冲持续时 间的不同采取适宜的测量方法来评估和测量脉冲激光的时间分布： a）当脉冲持续时间为1ns<t<250ms范围时，采用光电直接探测法进行测量： 4.3 3脉冲光谱特性 超短脉冲具有相当宽的光谱，通常从儿纳米到儿百纳米： 若是有明确定义的波形，如高斯型、双曲正割、洛伦兹