DIN EN ISO 11551:2020-05
Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Метод испытания оптических лазерных компонентов на поглощение (ISO 11551:2019, исправленная версия 2020-01); Немецкая версия EN ISO 11551:2019
- Стандартный №
- DIN EN ISO 11551:2020-05
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- German Institute for Standardization
- состояние
- 2025-06
- быть заменен
- DIN EN ISO 11551:2025-06
- Последняя версия
- DIN EN ISO 11551:2025-06
- сфера применения
-
Обзор стандарта и технологическое развитие
DIN EN ISO 11551:2020 является ключевым стандартом испытаний в области лазерной оптики, в частности, определяющим метод испытания поглощательной способности оптических лазерных компонентов. Этот стандарт заменяет издание 2004 года и отличается значительными обновлениями в техническом содержании и точности измерений. Стандарт был совместно разработан техническими комитетами ISO/TC 172 «Оптика и фотоника» и CEN/TC 123 «Лазеры и фотоника» при поддержке Немецкого института стандартизации (DIN), выступающего в качестве секретариата.
Основные термины и определения
Стандарт четко определяет поглощение как отношение поглощенного потока излучения к падающему потоку излучения, с особым акцентом на измерении только той части поглощения, которая преобразуется в тепло. Эта квалификация имеет решающее значение для точной оценки характеристик тепловой нагрузки оптических компонентов.
Символ Физическая величина Единица Изменения в издании 2020 года α Поглощательная способность 1 Символ унифицирован с α Ceff Эффективная теплоёмкость Дж/К Держатель образца включён явно cp Удельная теплоемкость Дж/(кг·К) Уточнена терминология Г Коэффициент теплопотерь 1/с Оптимизация формулы расчета
Требования к испытательной среде и оборудованию
Стандарт предъявляет строгие требования к испытательной среде: относительная влажность ниже 50% и среда контроля частиц, соответствующая уровню чистоты 7 по ISO 14644-1:2015. Для специальных спектральных диапазонов (таких как глубокий ультрафиолет) требуется среда с чистым азотом 99,999%, в то время как для инфракрасного диапазона требуются условия нулевой влажности.
Основные компоненты измерительной аппаратуры
Типичная измерительная аппаратура, рекомендуемая стандартом, включает в себя: лазерный источник, систему формирования луча, камеру для образцов, датчик температуры и детектор мощности. Количество всех пропускающих оптических компонентов должно быть сведено к минимуму для уменьшения множественных отражений и рассеянного света.
Оптимизация процедуры калибровки и метода
Издание стандарта 2020 года включает в себя значительные улучшения процедуры калибровки, в частности, механизма компенсации эффектов конечной теплопроводности:
7.2.3 Калибровка теплового отклика
Было добавлено подробное описание схемы нагрева толстого образца, компенсирующей эффекты конечной теплопроводности с использованием поправочного коэффициента fc. Поверхностные поглотители требуют калибровки на основе поверхностного нагрева, в то время как объемные поглотители требуют калибровки с использованием калибровочного образца с объемным нагревом.
Альтернативный метод электрической калибровки
Стандарт допускает калибровку с использованием электрического нагрева вместо лазерного облучения. Это достигается с помощью резисторов, установленных на поверхности образца, при этом мощность рассчитывается как RI². Этот метод применим как к образцам с поверхностным, так и с объемным поглощением, но схема нагрева должна быть аналогична ожидаемой схеме нагрева для испытуемого образца.
Процедура измерения поглощательной способности
Процесс испытания делится на три последовательных периода: период регистрации дрейфа (≥30 секунд), период нагрева (5-300 секунд) и период охлаждения (≥200 секунд). Дрейф температуры окружающей среды должен быть приблизительно линейным, а температурный шум должен быть как минимум на один порядок ниже максимального повышения температуры, вызванного излучением.
Метод обработки данных
Стандарт предусматривает два метода обработки данных: экспоненциальный метод и импульсный метод. Экспоненциальный метод применим для времени облучения ≥60 секунд, в то время как импульсный метод применим для времени облучения ≤120 секунд. Рекомендуется использовать оба метода одновременно для получения дополнительной информации о неопределенности.
Метод Применимые условия Формула расчета Факторы, влияющие на точность Экспоненциальный метод tB ≥ 60 с α = CeffΓAh/ΣmicpiP Точность коэффициента теплопотерь Импульсный метод tB ≤ 120 с α = CeffText/Σmicpi∫Pdt Экстраполированная точность температуры
Углубленный анализ технических изменений
Версия 2020 года претерпела 9 основных технических изменений по сравнению с версией 2004 года, которые в основном отражены в:
Уточненных условиях испытаний
Предоставлено более подробное описание условий окружающей среды для УФ- и ИК-приложений, удалены требования ISO 7 и уточнено Приложение А для анализа зависимости поглощения от других параметров.
Оптимизированная процедура измерения
В разделе 7.2.3 подробно описаны процедура калибровки и схема нагрева для толстых образцов. Примечание 1 ограничено тонкими образцами, а Примечание 2 расширяет рассмотрение схем нагрева для конечной теплопроводности.
Уточнение терминологии
Изменен «предварительный нагрев» на «регистрацию дрейфа», уточнено описание продолжительности цикла охлаждения и изменена «теплоемкость» на «удельную теплоемкость» для повышения научной точности терминологии.
Важное расширение приложения
Приложение A: Влияние изменения поглощения
Добавлена «доза облучения» в качестве влияющего параметра и обобщена нелинейная зависимость поглощения. Были предоставлены подробные объяснения влияющих факторов, таких как образование центров окраски, нелинейное поглощение, эффекты очистки и эффекты старения.
Приложение B: Эффекты искажения сигнала
Добавлены подробные комментарии о сходимости температурной кривой на рисунке B.3, исправлены уравнения (B.2) и (B.3), добавлен параграф, объясняющий толстые образцы, и добавлены две ссылки.
Приложение C: Алгоритм параметризации температурных данных
Предоставлен практический алгоритм для упрощения нелинейной задачи подгонки до двух задач линейной регрессии и исправлены две ошибки знака в уравнении (C.4).
Рекомендации по реализации и передовой опыт
Подготовка и крепление образца
Рекомендуется метод крепления, который минимизирует тепловой контакт между образцом и держателем, а контакт между датчиком температуры и образцом должен быть воспроизводимым. Для небольших или неправильной формы образцов обеспечьте максимальный тепловой контакт.
Выбор параметров измерения
Мощность лазера должна быть максимально высокой без повреждения компонента. Длина волны, угол падения и состояние поляризации должны соответствовать спецификациям производителя. Можно выбрать любую комбинацию, если разрешен диапазон.
Контроль неопределенности
Максимизируйте точность путем оптимизации визуализации и выравнивания пучка. Используйте пустой держатель или непоглощающий компонент, чтобы убедиться, что измерительная установка не подвержена влиянию отраженного или рассеянного излучения.
Требования к отчету об испытаниях
Отчет об испытаниях должен включать полную информацию, включая информацию об образце, описание испытательного оборудования, условия испытаний, примененную процедуру испытаний, комментарии о состоянии поверхности/дефектах/загрязнении, ошибках измерений и результатах испытаний.
Примеры применения и технологические перспективы
Мощные лазерные системы
В мощных лазерных системах поглощательная способность оптических компонентов напрямую влияет на терморегулирование системы и стабильность ее работы. С помощью этого стандартного теста можно точно оценить характеристики тепловой нагрузки оптических компонентов, что позволит получить ключевые параметры для проектирования системы.
Применение ультрафиолетовых лазеров
Оптические компоненты в ультрафиолетовом диапазоне подвержены образованию центров окраски и нелинейному поглощению. Методы испытаний, предусмотренные этим стандартом, особенно подходят для оценки долговременной стабильности и ухудшения характеристик ультрафиолетовых оптических компонентов.
Оценка инфракрасных материалов
Инфракрасные материалы обычно имеют характеристики поглощения, сильно зависящие от температуры. Метод теплового измерения этого стандарта предоставляет стандартизированные средства для изучения температурных характеристик инфракрасных оптических материалов.
Внедрение DIN EN ISO 11551:2020 значительно улучшит точность и сопоставимость испытаний поглощательной способности лазерных оптических компонентов, обеспечивая важную техническую поддержку и контроль качества для развития лазерных технологий.
DIN EN ISO 11551:2020-05 История
- 2025 DIN EN ISO 11551:2025-06 Оптика и фотоника — Лазеры и оборудование, связанное с лазерами — Метод испытаний для определения коэффициента поглощения оптических компонентов лазеров (ISO/DIS 11551:2025); немецкоязычная и английская версия prEN ISO 11551:2025
- 2020 DIN EN ISO 11551:2020-05 Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Метод испытания оптических лазерных компонентов на поглощение (ISO 11551:2019, исправленная версия 2020-01); Немецкая версия EN ISO 11551:2019
- 2020 DIN EN ISO 11551:2020 Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Метод испытания оптических лазерных компонентов на поглощение (ISO 11551:2019, исправленная версия 2020-01)
- 2018 DIN EN ISO 11551:2018-12 Проект документа - Оптика и фотоника - Лазеры и лазерное оборудование - Метод испытания на поглощение оптических лазерных компонентов (ISO/DIS 11551:2018); Немецкая и английская версии prEN ISO 11551:2018
- 2018 DIN EN ISO 11551 E:2018 Проект документа – Оптика и фотоника – Лазеры и лазерное оборудование – Метод испытания оптических лазерных компонентов на поглощение (ISO/DIS 11551:2018); Немецкая и английская версия prEN ISO 11551:2018.
- 2004 DIN EN ISO 11551:2004-05 Оптика и оптические приборы — Лазеры и лазерное оборудование — Метод испытания на коэффициент поглощения оптических компонентов лазеров (ISO 11551:2003)
- 2004 DIN EN ISO 11551:2004 Оптика и оптические приборы. Лазеры и лазерное оборудование. Метод испытания оптических лазерных компонентов (ISO 11551:2003); Немецкая версия EN ISO 11551:2003.
- 1970 DIN EN ISO 11551:1970
