中华人民共和国国家标准
GB/T32831-2016
Evaluation and test methods for beam quality of high energy laser
中国国家标准化管理委员会 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布
前言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草.
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这些专利的责任.
本标准由中国机械工业联合会提出.
本标准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.
本标准起草单位：中国工程物理研究院应用电子学研究所、国防科技大学、四川大学、中国电子科技集团公司第十一研究所.
本标准主要起草人：田小强、刘泽金、冯国英、周朴、赵鸿、姜东升、周文超、李玮、王小林、唐淳、张凯、杨火木、韩敬华、周寿桓.
高能激光光束质量评价与测试方法
1范围
本标准规定了采用3因子、BQ因子、BPF因子和M矩阵对高能激光光束质量的评价与测试方法.本标准适用于持续时间不小于0.25s、功率不小于10kW或脉冲能量不小于500」的高能激光光束质量的评价和测试，其他类型高能激光的评价可参照执行.
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本文件.
ISO11146-3：2004激光和激光相关设备激光束宽度、发散角和光束传输比试验方法第3部分：内在和儿何激光束的分类、传播和试验方法细则（Lasers and laser-relatedequipment-Testmethods for laser beam widths divergence angles and beam propagation ratios-Part 3: Intrinsie andgeometrical laser beam classification propagation and details of test methods)
3术语和定义
GB/T13962-2009和GB/T15313-2008界定的以及下列术语和定文适用于本文件.
3.1
参考光束reference heam
用于评价光束质量的理想光束.高斯光束的参考光束为理想基模高斯光束，非高斯光束的参考光束为强度与相位分布均匀的理想平面波光束.
注：对非高斯光束参考光束横截面可为圆形、园环形、矩形或空心矩形选取方法见附录A.
3.2
桶中功率比power（ratio）in the bucket
在光束横截面内，以光束输为中心的一定直径或宽度区域内功率与光束总功率之比.
远场发散角far-field divergence angle
3.4
衍射极限角diffraction limit angle
理想平面波参考光束远场行射中心亮斑宽度对应的远场发散角.
GB/T 32831-2016
中心遮拦比concentricobscurationratio空心束内环直径或宽度与外环直径或宽度的比值.注：空心束横截面形态包括园环形和空心矩形.
3.6
3 被测光束的远场发散角与参考光束的衍射极限角的比值.注：被测光束远场发散角内含桶中功率比与参考光束衔射极限角内桶中功率比相等.
3.7BQ因子factor BQ BQ参考光束与被测光束在衍射极限角内桶中功率比之比的平方根值.
3.8BPF 因子factor BPF BPF被测光束与圆形参考光束在衍射极限角内桶中功率比之比.
3.9
[WW]M矩阵由2×2矩阵 [MM;] 表示，其中M和M分别为实验室坐标系下x和y方向上的M，M为实验室坐标系下x方向与y方向的交叉项.对M矩阵的描述参见附录B.
4评价方法
4.1概述
应根据不同光束特性，选择相应的光束质量评价方法：
a）当关注的远场光束宽度大于衍射极限角对应的光束宽度时，宜采用3因子评价光束质量；b）当关注的远场光束宽度与衍射极限角对应的光束宽度相近时，宜采用BQ因子或BPF因子评c）当被测光束具有非旋转对称传输特性时，宜采用M矩阵评价光束质量. 价光束质量：
4.2β因子
3因子的计算按式（1）：
式中：
被测光束远场发散角，内含桶中功率比与参考光束衍射极限角内桶中功率比相等：d.a被测光束远场光束直径或宽度内含桶中功率比与参考光束衍射极限角内桶中功率比 "参考光束衍射极限角，桶中功率比的计算方法见附录A；相等：d.一参考光束衍射极限角对应的远场光束直径或宽度，计算方法见附录A
注：理想光束的光束质量因子的数值等于1实际被测光束的光束质量因子的数值大于1.
4.3BQ因子
BQ因子的计算按式（2）：
(2 )
式中：
一参考光束行射极限角内的桶中功率比，计算方法见附录A；
被测光束在参考光束衍射极限角内的桶中功率比.
注：理想光束的光束质量BQ国子的数值等于1，实际被测光束的光束质量BQ因子的数值大于1.
4.4BPF 因子
BPF因子的计算按式（3）：
式中：
P一被测光束在圆形参考光束衍射极限角内的功率，单位为瓦（W）；
P-被测激光束的总功率，单位为瓦（W）.
注1：圆形参考光束行射极限角内桶中功率比#~-0.838，其例数为1.19；
注2：理想光束的光束质量BPF因子为1.实际被测光束的光束质量BPF国子小于1.
4.5M矩阵
M矩阵的计算按式（4）：
**(4 )
式中：
d被测光束在x方向的束腰宽度平方；d-被测光束在y方向的束腰宽度平方：8; 被测光束束腰宽度平方在x、y方向的交叉项： 被测光束在r方向的束散角平方：被测光束在y方向的束散角平方：6' 被测光束束散角平方在x、y方向的交叉项：被测激光束的波长.
注：理想基模高斯光束的M矩阵为 Lo i] 10 ，实际被测光束的M矩阵中的M和M的数值大于1.
5测试方法
5.1测试条件与要求
5.1.1测试条件
在无其他规定时测试条件应满足以下要求：
a）工作温度：15℃~35℃；b）相对湿度：45%~75%；c)气压；80kPa~106 kPa;
