激光参数测试GB/T 15175

GB/T 15175-2012《固体激光器主要参数测量方法》把“测试”拆成三块：测什么、怎么测、在什么条件下测。

下面把实验室最常用、客户最常问的 10 项参数按“原理-仪表-关键步骤-注意事项”四步梳理，

1 峰值波长

原理：光谱仪做 1 nm 步进扫描，取最大峰值。

仪表：光纤光谱仪（分辨率 ≤ 0.5 nm）。

步骤：预热 30 min→光纤取样→连续扫 3 次→取均值。

注意：如激光带宽带≥5 nm，需把分辨率调到 0.1 nm 再复测，避免峰值漂移假象 。

2 连续功率

原理：量热或光电探测，直接读平均功率。

仪表：功率计量程 1 µW-10 kW，校准证书在有效期内。

步骤：激光→衰减片（如需）→探头→读数 10 s 取平均；重复 5 次，剔除异常值。

注意：探头顶端要水冷或风冷，避免热漂移；功率>5 W 必须空冷或水冷 。

3 脉冲能量 / 脉冲宽度 / 重复频率

原理：能量计测单脉冲能量；高速 PD+示波器测脉宽与周期。

仪表：热释电能量计、≥500 MHz 带宽示波器。

步骤：

① 能量：取样 30 个脉冲，取算术平均；

② 脉宽：半高宽法，采样率≥5 GHz；

③ 重频：测 100 个周期取平均。

注意：能量计探头口径≥光束直径 1.5 倍，避免截断误差 。

4 光束直径 / 束宽

原理：ISO 11146 4σ 法或刀口/空心探针法。

仪表：光束分析仪（CCD 或扫描狭缝）。

步骤：在 1.5 倍瑞利长度内取≥5 个截面，拟合双曲线，算出束腰 d0。

注意：2012 版新增“空心探针法”，对 10 µm 以下小光斑重复性更好 。

5 发散角 θ

原理：θ = (d2 – d1)/Δz，远场两个截面直径差。

仪表：同光束分析仪。

步骤：束腰后移 2zR 与 4zR 处各测一次直径，计算全角。

注意：如 M²>1.5，应把测量距离拉到≥2 倍瑞利长度，否则低估 θ 。

6 光束质量 M²

原理：ISO 11146-1 双曲线拟合，M² = θ·π·d0 / 4λ。

仪表：自动 M² 测试台（含导轨+CCD）。

步骤：软件自动生成双曲线，人工检查 R²≥0.995。

注意：测试前必须做 30 min 热机，否则“冷机-热机”漂移会让 M² 虚高 5-8 % 。

7 偏振度

原理：旋转偏振片，测 Pmax 与 Pmin，DoP = (Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)。

仪表：格兰-泰勒偏振片（消光比 ≥ 40 dB）+ 功率计。

步骤：0-180°每 10° 采一点，画曲线，取峰谷值。

注意：偏振片必须放在激光出口 0.5 m 内，避免空气扰动；2012 版把旧版引用 GB/T 7257 删除，步骤

写进正文 。

8 输出不稳定度 S

原理：S = ΔP/Pavg，连续记录 1 h，每秒采样 1 次。

仪表：带数据记录功能的功率计。

步骤：1 h 数据取 (Pmax-Pmin)/Pavg，给出 ±% 值。

注意：实验室温度变化 ≤ ±1 °C，否则把温度系数写进不确定度 。

9 阈值 Pth

原理：P-out～P-in 折线法，线性段延长与横轴交点。

仪表：同功率计+可调电流源。

步骤：从 0 A 开始，每 0.1 A 记录一次，找到“拐点”后回差 ≤ 2 %。

注意：脉冲激光用“输出能量-泵浦能量”曲线，方法相同 。

10 电光转换效率 η

原理：η = Pout / Pin，Pin 用功率分析仪测电功率。

仪表：电功率计（精度 0.5 级）。

步骤：激光满功率运行 10 min，同时读电功率，取平均。

注意：对水冷机要把水泵功耗计入 Pin；风冷机只计入 LD 与驱动 。

仲裁试验环境条件（必须写进报告）

温度 (23±2) °C，湿度 (45-75) %RH，气压 86-106 kPa；激光器预热时间 ≥ 30 min；测量前后做设备校零 。