Лазерный мир

Длугунович, В. А., Исаевич, А. В., Круплевич, Е. А. , Насенник, Л. Н. // Журнал Приборы и методы измерений, Выпуск № 1 / том 6 / 2015, С: 31-38, УДК 535.23: 53.082.52

Исследовано влияние стабильности мощности и спектральных характеристик излучения лазеров, входящих в состав комплекса установок для калибровки средств измерений мощности и энергии лазерного излучения, который обеспечивает воспроизведение единицы средней мощности лазерного излучения в динамическом диапазоне от 10-7 до 40 Вт и единицы энергии лазерного излучения – от 10-7 до 100 Дж с относительной стандартной неопределенностью, не превышающей 3 % в спектральном диапазоне от 0,2 до 10,6 мкм, на результаты калибровки средств измерений.

EFFECT OF LASERS CHARACTERISTICS ON THE ACCURACY OF LASER METERS CALIBRATION
Investigated the influence of power stability and spectral characteristics of the radiation of the lasers included in the complex of setups for calibration of laser power and energy meters which provides reproducibility of the unit of average laser power in the range from 10-7 to 40 W and laser energy in the range from 10-7 to 100 J with a relative standard uncertainty not more than 3 % at the wavelengths range from 0,2 up to 10,6 μm for the results of calibration of measuring instruments.

Введение
Высокая точность в сочетании с широким динамическим и спектральным диапазонами измерений современных средств измерений (СИ) мощности и энергии лазерного излучения (ЛИ) предъявляют повышенные требования к установкам для их калибровки, которые должны обеспечивать хранение, воспроизведение и передачу размера единиц средней мощности и энергии ЛИ калибруемым СИ.
При этом точность, динамический и спектральный диапазоны измерений калибровочных установок должны быть значительно выше, чем у калибруемых СИ.
Одним из условий воспроизведения размера единиц средней мощности и энергии излучения в широком спектральном диапазоне с минимальной неопределенностью является комплектация калибровочных установок высокостабильными источниками ЛИ, обеспечивающими генерацию излучения во всем спектральном диапазоне с требуемыми параметрами.
Цель работы – исследовать основные характеристики излучения лазерных источников, оказывающие наибольшее влияние на точность калибровки СИ средней мощности и энергии ЛИ: стабильность мощности и энергии, спектральные характеристики (длину волны, спектральную ширину полосы) излучения; использовать результаты исследований при создании комплекса установок для калибровки СИ мощности и энергии лазерного излучения.
Энергетические и спектральные характеристики источников лазерного излучения, входящих в состав установок для калибровки средств измерений мощности (энергии) лазерного излучения Основными параметрами источников лазерного излучения для установок комплекса, которые необходимо учитывать при их выборе, являются, в первую очередь: динамический диапазон выходной мощности (энергии) лазерного излучения, долговременная стабильность мощности (энергии) излучения, его спектральный диапазон, спектральный состав и спектральная ширина полосы излучения, а также характеристики надежности лазеров (рабочий ресурс, шумы, устойчивость к напряжениям радиопомех, создаваемых на портах электропитания).
Кроме того, при выборе лазеров важны пространственные характеристики пучка излучения и поляризация лазерного излучения.
При калибровке СИ мощности (энергии) лазерного излучения наибольшее влияние на суммарную стандартную неопределенность определения калибровочного коэффициента имеет долговременная стабильность мощности (энергии) лазерного излучения.

Стабильность мощности излучения лазеров зависит от ряда факторов: типа, конструкции и режима работы лазеров, а также от условий их эксплуатации и параметров накачки.
На рисунке 1 проиллюстрорована зависимость долговременной стабильности мощности излучения (3600 измерений в течение 1 ч) лазерного модуля MDL-H-880nm-2W от уровня выходной мощности. Видно, что при прочих одинаковых факторах стабильность мощности излучения при различных уровнях выходной мощности может отличаться более чем в 3 раза.
Результаты измерений долговременной стабильности мощности ЛИ, проводимых в соответствии с требованиями стандарта [1] для разных уровней мощности лазерного излучения лазеров, входящих в состав установки для калибровки СИ мощности лазерного излучения (УКСИМ), представлены в таблице 1. Установлено, что используемые в установке УКСИМ лазеры обладают высокой долговременной стабильностью мощности излучения, которая изменяется в зависимости от уровня выходной мощности лазеров и их типа в пределах от 0,02 % до 3,0 %.
Значения стабильности энергии лазеров, входящих в установку для калибровки средств измерений энергии ЛИ (УКСИЭ), представлены в таблице 2.

Полное содержание: http://pimi.bntu.by/jour/article/viewFile/202/207.pdf