ICS31.260CCSL51T/CZRX001-2024激光設(shè)備光學(xué)部件耐久性分級(jí)方法:保護(hù)鏡片MethodforgradingthedurabilityofopticalIT/CZRX001-2024 I前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語與定義 13.1激光設(shè)備laserequipment 13.2保護(hù)鏡片laserprotectionlenses 13.3耐久性endurance 13.41對(duì)1測試1-on-1test 13.5靶平面targetplane 23.6脈寬pulseduration 23.7波長wavelength 23.8有效面積effectivearea 24要求 24.1測量數(shù)據(jù)的符號(hào)及單位 24.2檢驗(yàn)次序 25試驗(yàn)方法 25.1一般實(shí)驗(yàn)條件 25.2激光損傷測試原理 25.3測試裝置 35.3.1激光器 35.3.2可變衰減器和光束傳輸系統(tǒng) 35.3.3匯聚系統(tǒng) 35.3.4試樣架 45.4測試方法 45.5LIDT計(jì)算公式 45.5.1連續(xù)波激光器LIDT 45.5.2脈沖波激光器LIDT 56保護(hù)鏡片耐久性等級(jí)劃分 5參考文獻(xiàn) 6T/CZRX001-2024本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由常州市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由常州市軟件協(xié)會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:江蘇鑫和利精工有限公司、常州市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司、無錫慶源激光科技有限公司、常州常匯塑料科技有限公司、常州天正技工學(xué)校、常州市軒菁模塑有限公司、常州市宏遠(yuǎn)電子有限公司、常州協(xié)恩精密機(jī)械有限公司、常州歐超諾機(jī)械有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:張翀昊、夏旺、曾軍河、陳志明、卞黎佳、王雯、謝飛、陸豪、曹珂、李敏、陳偉、蔣小飛、遠(yuǎn)亞輝、唐文峰、杜宜超。本標(biāo)準(zhǔn)為首次制定。1T/CZRX001-2024激光設(shè)備光學(xué)部件耐久性分級(jí)方法:保護(hù)鏡片本文件規(guī)定了激光設(shè)備保護(hù)鏡片產(chǎn)品制定耐久性分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求、檢測方法和等級(jí)劃分。本標(biāo)準(zhǔn)適用于激光設(shè)備保護(hù)鏡片（以下簡稱保護(hù)鏡片）。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T15313-2008激光術(shù)語(ISO11145.2006,MOD)。GB/T16601.1-2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第1部分:定義和總則(IS021254-1:2011,MOD)。GB/T16601.4-2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第4部分:檢查、探測和測量(ISO/TR21254-4:2011,MOD)。3術(shù)語與定義GB/T15313-2008、GB/T16601.1-2017、GB/T16601.4-2017界定的及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1激光設(shè)備laserequipment激光設(shè)備(也稱激光加工設(shè)備)是激光加工技術(shù)的載體，主要由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，以激光器為核心，利用激光加工技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)備。主要產(chǎn)品包括各類激光打標(biāo)機(jī)、焊接機(jī)、切割機(jī)、劃片機(jī)、雕刻機(jī)、熱處理機(jī)、三維成型機(jī)以及毛化機(jī)等。3.2保護(hù)鏡片laserprotectionlenses防止灰塵以及熔渣飛濺損壞激光頭內(nèi)部鏡片的光學(xué)部件。3.3耐久性endurance保護(hù)鏡片在壽命期內(nèi)的正常工作條件下，能夠正常運(yùn)行并耐受激光損傷的極限值，在本篇標(biāo)準(zhǔn)中，保護(hù)鏡片耐久性以激光誘導(dǎo)損傷閾值為準(zhǔn)，激光誘導(dǎo)損傷閾值（Laser-InducedDamageThreshold，簡稱LIDT）是鏡片能承受的閾值功率密度或閾值能量密度，當(dāng)超過該值，保護(hù)鏡片將被損壞。3.41對(duì)1測試1-on-1test在測試樣品表面每個(gè)測試點(diǎn)只進(jìn)行一次激光輻照的損傷閾值測試過程。2T/CZRX001-20243.5靶平面targetplane過入射激光光軸與測試樣品表面的交點(diǎn)，與測試樣品表面相切的平面。3.6脈寬pulseduration激光功率維持在一定值時(shí)所持續(xù)的時(shí)間。3.7波長wavelength波在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)傳播的距離。3.8有效面積effectivearea靶平面內(nèi)激光脈沖能量與激光脈沖的最大能量密度的比值。4要求4.1測量數(shù)據(jù)的符號(hào)及單位測量數(shù)據(jù)的符號(hào)和單位見表1。表1測量數(shù)據(jù)的符號(hào)和單位序號(hào)符號(hào)單位名稱1QJ脈沖能量2PW功率3EW/cm2閾值功率密度4HJ/cm2閾值能量密度5cm2靶平面上的有效面積6W/cm2最大功率密度7J/cm2最大能量密度4.2檢驗(yàn)次序本部分給出的檢驗(yàn)項(xiàng)目的順序并不限定檢驗(yàn)的實(shí)際次序。既可以先采用脈沖波激光器對(duì)樣品進(jìn)行檢測，也可以先采用連續(xù)波激光器進(jìn)行檢測。5試驗(yàn)方法5.1一般實(shí)驗(yàn)條件本文件試驗(yàn)均在下列條件下進(jìn)行。a）環(huán)境溫度為22℃,-10℃~40℃不影響檢測結(jié)果；b）相對(duì)濕度為45%，30%~80%相對(duì)濕度不影響檢測結(jié)果。5.2激光損傷測試原理激光損傷測試原理如下圖所示：365 5.3.1激光器其重復(fù)頻率為20Hz,脈寬為10ns。4T/CZRX001-20245.3.4試樣架測試平臺(tái)應(yīng)配備一個(gè)調(diào)節(jié)架，在測試樣品的尺寸范圍內(nèi)和測試點(diǎn)之間的距離具有足夠高的精度，通過他可以精確地調(diào)整對(duì)準(zhǔn)測試樣品上的測試點(diǎn)。試樣架應(yīng)具有測試樣品從試樣架卸下進(jìn)行分析，并且可以重新安裝在相同位置的功能。5.4測試方法采用1對(duì)1測試法，具體過程如下：將測試樣品安裝在調(diào)節(jié)架上，入射角為0°。經(jīng)分光鏡對(duì)入射激光束進(jìn)行采樣，使采樣激光束入射到光束診斷裝置，該光束診斷裝置可測定激光束的脈沖能量。將一臺(tái)激光器（要求參照5.3.1）輸出平頂光束激光光源，通過可變衰減器調(diào)整到期望的脈沖能量或連續(xù)功率，會(huì)聚到測試樣品上5s。對(duì)同一生產(chǎn)批次的保護(hù)鏡片抽取20個(gè)作為測試樣本，并分為兩組，每組包含10個(gè)樣品。對(duì)于第一組，使用連續(xù)波激光器對(duì)這10個(gè)樣品依次進(jìn)行測試。測試過程中，一旦在線損傷探測系統(tǒng)檢測到樣品出現(xiàn)損傷，便記錄下發(fā)生損傷時(shí)的激光功率，并據(jù)此計(jì)算出這一組樣品的LIDT。同樣的方法，第二組樣品則通過脈沖波激光器進(jìn)行測試，在損傷發(fā)生時(shí)記錄脈沖能量，以此計(jì)算該組的LIDT值。為剔除異常值影響，對(duì)第一組的LIDT值進(jìn)行篩選，去除一個(gè)最高值和一個(gè)最低值后，使用剩余的8個(gè)值計(jì)算LIDT平均值。將該平均值對(duì)照表2，得出第一組的評(píng)分，記為。采用同樣的方法處理第二組樣品，將第二組計(jì)算得到的平均值對(duì)照表3得出評(píng)分，記為。表2連續(xù)波激光器下保護(hù)鏡片LIDT評(píng)分LIDT（W/cm2)評(píng)分864表3脈沖波激光器下保護(hù)鏡片LIDT評(píng)分LIDT（J/cm2)評(píng)分8645.5LIDT計(jì)算公式5.5.1連續(xù)波激光器LIDT連續(xù)波激光下的保護(hù)鏡片LIDT值計(jì)算公式用（1）表示。=……………………（1）5T/CZRX001-20245.5.2脈沖波激光器LIDT脈沖波激光下的保護(hù)鏡片LIDT值計(jì)算公式用（2）表示。=……………………（2）對(duì)于連續(xù)激光，通過對(duì)二維功率密度空間分布E(x，y)(功率密度,連續(xù)激光)的積分可以確定總功率P與最大功率密度的比值,其中最大功率密度由光束空間分布的最大值給出。這一比值定義為光束的有效面積,用式(3)表示。==…………………（3）對(duì)于脈沖激光，通過對(duì)二維能量密度空間分布H(x,y)(能量密度,脈沖激光)的積分可以確定總的脈沖能量Q與最大能量密度的比值，其中最大能量密度是由光束空間分布的最大值給出。這一比值即為有效面積,用式(4)表示。==…………………（4）6保護(hù)鏡片耐久性等級(jí)劃分保護(hù)鏡片的耐久性等級(jí)共分為四級(jí)，其中A級(jí)代表最高的耐久性。耐久性等級(jí)的確定遵循以下步驟：首先，依照5.4節(jié)的測試方法對(duì)保護(hù)鏡樣品進(jìn)行測試，得到和。其次，將和加權(quán)平均計(jì)算得出。鑒于連續(xù)波激光器對(duì)保護(hù)鏡片損傷閾值要求更高，在加權(quán)平均中的權(quán)重也相應(yīng)更大，的計(jì)算公式用（5）表示。=7+3…………………（5）最后，將值與表4對(duì)照，得出該批次測試樣品的耐久性等級(jí)。表4保護(hù)鏡片耐久性等級(jí)A級(jí)B級(jí)D級(jí)綜合評(píng)分90≤≤10080≤＜9060≤＜8040≤＜606T/CZRX001-2024參考文獻(xiàn)[1]GB/T15313-2008激光術(shù)語(ISO11145.2006,MOD)。[2]GB/T16601.1-2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第1部分:定義和總則(IS021254-1:2011,MOD)。[3]GB/T16601.1-2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第2部分:閾值確定(ISO21254-2:2011,MOD)。[4]GB/T16601.4-2017激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光損傷閾值測試方法第4部分:檢查、探測和測量(ISO/TR21254-4:2011,MOD)。[5]GB/T1185光學(xué)零件表面疵病(GB/T1185-2006,ISO10110-7:1996,NEQ)。[6]GB/T26599.1激光和激光相關(guān)設(shè)備激光光束寬度、發(fā)散角和光束傳輸比的試驗(yàn)方法第1部分:無像散和簡單像散光束(GB/T26599.1-2011,ISO11146-1:2005,IDT)。[7]ISO10110-17，Opticsandphotonics-Preparationofdrawingsforopticalelementsandsystems-Part17:Laserirradiationdamagethreshold。[8]ISO/TR11146-3，Lasersandlaser-relatedequipment-Testmethodsforlaserbeamwidths，divergenceanglesandbeampropagationratios-Part3:Intrinsicandgeometricallaserbeamclassification,propagationanddetailsoftestmetho