ISO 12005:1999

Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam parameters — Polarization

Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d'essai des paramètres des faisceaux laser — Polarisation

La présente Norme internationale définit une méthode de détermination de l'état et, chaque fois que cela est possible, du degré de polarisation d'un laser continu (cw). Elle peut également être appliquée aux lasers impulsionnels répétitifs, à condition que leurs vibrations soient constantes d'une impulsion à l'autre.La présente Norme internationale définit également la méthode permettant de déterminer la direction du plan des vibrations pour les faisceaux lasers à polarisation linéaire (totale ou partielle). Sauf spécification contraire, le rayon laser est supposé être quasi monochromatique et suffisamment stable pour pouvoir être mesuré.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 14-Jul-1999
• Withdrawal Date: 14-Jul-1999
• ICS: 31.260 - Optoelectronics. Laser equipment
• Technical Committee: ISO/TC 172/SC 9 - Laser and electro-optical systems
• Drafting Committee: ISO/TC 172/SC 9/WG 1 - Terminology and test methods for electro-optical systems
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 08-Apr-2003

Relations

• Revised: ISO 12005:2003 - Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam parameters — Polarization
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Consolidates: ISO 28:1976 - Cinematography — Camera usage of 8 mm Type R motion-picture film — Specifications
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Consolidated By: IEC 60695-11-20:1999/Amd 1:2003 - Fire hazard testing — Part 11-20: Test flames — 500 W flame test methods — Amendment 1
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12005
First edition
1999-07-15
Lasers and laser-related equipment — Test
methods for laser beam parameters —
Polarization
Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d'essai des
paramètres des faisceaux laser — Polarisation
A
Reference number
ISO 12005:1999(E)

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12005:1999(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 12005 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and optical
instruments, Subcommittee SC 9, Electro-optical systems.
Annex A of this International Standard is for information only.
©  ISO 1999
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet [e-mail]
Printed in Switzerland
ii

---------------------- Page: 2 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(E)
Introduction
This International Standard defines a relatively quick and simple method, requiring minimum equipment, for
determining the state of polarization of a laser beam.
This method is suitable for most of the current needs with well-polarized laser beams. However, if more
completeness in the determination of the polarization status is needed, the use of a more sophisticated analysing
device is necessary. Although not in the scope of this International Standard, the principle of operation of such
devices is given in annex A, together with a description of the Stokes parameters which are needed in that case.
iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD  © ISO ISO 12005:1999(E)
Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser
beam parameters — Polarization
1 Scope
This International Standard defines a method for determining the polarization status and, whenever possible, the
degree of polarization of the beam from a cw laser. It can also be applied to repetitively pulsed lasers, if their electric
field vector orientation does not change from pulse to pulse.
This International Standard also defines the method for determining the direction of the plane of vibration in the case
of linearly polarized (totally or partially) laser beams. Unless otherwise stated, it is assumed that the laser radiation
is quasi-monochromatic and sufficiently stable for the purpose of the measurement.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 11145:1994, Optics and optical instrument — Lasers and laser-related equipment — Vocabulary and symbols.
IEC 61040:1990, Power and energy measuring detectors — Instruments and equipment for laser radiation.
CIE 59:1984, Definitions and Nomenclature, Instrument Polarization.
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the terms and definitions given in ISO 11145, IEC 61040 and
CIE 59 and the following apply.
3.1
polarization
restriction of electromagnetic wave motion to certain directions
NOTE This is a fundamental phenomenon which can be explained by the concept that electromagnetic radiation is a
transverse wave motion, i.e. the vibrations are at right angles to the direction of propagation. It is customary to consider these
vibrations as being those of the electric field vector.
3.2
state of polarization
classification of polarization as linear, random, circular, elliptical or unpolarized
3.3
direction of vibration
direction of the electric field vector of an electromagnetic wave
1

---------------------- Page: 4 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(E)
3.4
plane of vibration
plane containing the electric field vector and the direction of propagation of the electromagnetic radiation
3.5
ellipticity
b/a
^elliptically polarized radiation& ratio of the minor semiaxis b of the ellipse to the major semiaxis a of the ellipse
NOTE The ellipse is described by the motion of the terminal point of the electric field vector in a transverse plane to the
direction of radiation propagation (see annex A).
3.6
ellipticity angle
e
angle whose tangent is the ellipticity
NOTE The ellipticity angle is constrained to 245° < e < + 45°. When e = ±45° the polarization is circular, and when e = 0°
the polarization is linear (see annex A).
3.7
azimuth
FF
angle between the major axis of the instantaneous ellipse and a reference axis perpendicular to the direction of
propagation
NOTE See annex A.
3.8
linear polarizer
optical device whose output is linearly polarized, without regard to the state and degree of polarization of the
incident radiation
3.9
extinction ratio
^linear polarizer& measure of the quality of the linear polarizer
NOTE If perfectly linearly polarized radiation is incident on a polarizer, then the extinction ratio of the polarizer is given by:
t r
min min
extinction ratio = =
t r
max max
where
t (r) is the maximum transmittance (reflectance) and
max max
t (r) is the minimum transmittance (reflectance)
min min
of power (energy) through (of) the linear polarizer.
3.10
quarter-wave plate
optical device which resolves an incident totally polarized beam of radiation into two orthogonally polarized
components and introduces a 90° phase shift between them
3.11
Stokes parameters
set of four real quantities which completely describe the polarization state of monochromatic or quasi-
monochromatic radiation
NOTE The parameters are, collectively, known as the Stokes vector, a 4 3 1 vector (see annex A for a complete
description and formulae for Stokes parameters).
2

---------------------- Page: 5 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(E)
4 Test method for state of polarization
4.1 Principle of measurement
The first test for laser beam polarization determines whether the beam is linearly polarized. This involves recording
the maximum and minimum levels of the transmitted radiation while the angular orientation of the linear polarizer is
varied. See Figure 1.
If the beam is not linearly polarized (according to the criteria given in 4.5), it is tested for elliptical or circular
polarization. For this test the beam is measured after transmission by both a quarter-wave plate and a linear
polarizer. See Figure 2.
If not in any of these states, the laser beam is only partially polarized or unpolarized.
4.2 Equipment arrangement
See Figures 1 and 2 for the experimental set-up.
Key
1 Laser
2 Reference axis
3 Polarizer
4 Detector
5 Laser beam
a) Rotation 180°
Figure 1 — Schematic arrangement of the test for linear polarization
3

---------------------- Page: 6 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(E)
Key
1 Laser
2 Reference axis
3 Polarizer
4 Detector
5 Laser beam
6 Quarter-wave plate
a) Rotation 180°
Figure 2 — Schematic arrangement of the test for elliptical or circular polarization
4.3 Components
4.3.1 Radiation detector
The provisions of IEC 61040:1990 apply to the radiation detector; clauses 3 and 4 are particularly important with the
exception that only relative measurements are necessary. Furthermore, the following points shall be noted.
It shall be confirmed, from manufacturer's data or by measurement, that the output quantity of the detector (e.g. the
voltage) is linearly dependent on the input quantity (laser power). Any wavelength dependency, non-linearity or non-
uniformity of the detector and the accompanying electronic circuit shall be minimized or corrected by use of a
calibration procedure.
Care shall be taken to ascertain the damage thresholds (for irradiance, radiant exposure, power and energy) of the
detector surface and of all the optical elements located between the laser and the detector (e.g. polarizer,
attenuator) so that it is not exceeded by the incident laser beam.
4.3.2 Linea
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12005
Première édition
1999-07-15
Lasers et équipements associés aux
lasers — Méthodes d'essai des paramètres
des faisceaux laser — Polarisation
Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam
parameters — Polarization
A
Numéro de référence
ISO 12005:1999(F)

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12005:1999(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 12005 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et instruments
d'optique, sous-comité SC 9, Systèmes électro-optiques.
L'annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement à titre d'information.
©  ISO 1999
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque
forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet [e-mail]
Imprimé en Suisse
ii

---------------------- Page: 2 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(F)
Introduction
La présente Norme internationale propose une méthode relativement rapide et simple, nécessitant un équipement
minimal pour déterminer l'état de polarisation d'un faisceau laser.
Cette méthode convient à la plupart des besoins actuels pour des faisceaux lasers bien polarisés. Cependant, un
dispositif d'analyse plus sophistiqué est nécessaire en cas de besoin d'une détermination plus approfondie de l'état
de polarisation ou lorsqu'il s'agit de faisceaux à polarisation elliptique. Bien que n'étant pas couvert par le domaine
d'application de la présente Norme inernationale, le principe de fonctionnement de ces dispositifs est donné en
annexe A, avec une description des paramètres de Stokes nécessaires.
iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
NORME INTERNATIONALE  © ISO ISO 12005:1999(F)
Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d'essai
des paramètres des faisceaux laser — Polarisation
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit une méthode de détermination de l'état et, chaque fois que cela est
possible, du degré de polarisation d'un laser continu (cw). Elle peut également être appliquée aux lasers
impulsionnels répétitifs, à condition que leurs vibrations soient constantes d'une impulsion à l'autre.
La présente Norme internationale définit également la méthode permettant de déterminer la direction du plan des
vibrations pour les faisceaux lasers à polarisation linéaire (totale ou partielle). Sauf spécification contraire, le rayon
laser est supposé être quasi monochromatique et suffisamment stable pour pouvoir être mesuré.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
des accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 11145:1994, Optique et instruments d'optique — Lasers et équipements associés aux lasers — Vocabulaire et
symboles.
CEI 61040:1990, Détecteurs, instruments et matériels de mesurage de puissance et d'énergie des rayonnements
lasers.
CIE 59:1984, Definitions and Nomenclature, Instrument Polarization. (Publiée uniquement en anglais.)
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 11145, la
CEI 61040 et la CIE 59, ainsi que les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
polarisation
restriction du mouvement de l'onde de rayonnement électromagnétique
NOTE La polarisation est un phénomène fondamental qui peut être expliqué par le fait que le rayonnement
électromagnétique est un mouvement transversal de l'onde. En d'autres termes, les vibrations sont normales à la direction de
propagation. En général, on considère que les vibrations en question sont celles du vecteur champ électrique
3.2
état de polarisation
état linéaire, aléatoire, circulaire, elliptique ou non polarisé
1

---------------------- Page: 4 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(F)
3.3
direction des vibrations
direction du vecteur champ électrique d'une onde électromagnétique
3.4
plan de vibration
plan contenant le vecteur champ électrique et la direction de propagation du rayonnement électromagnétique
3.5
ellipticité
b/a
árayonnements à polarisation elliptiqueñ, rapport du demi-grand axe b de l'ellipse au demi-petit axe a de l'ellipse
NOTE L'ellipse est décrite par le mouvement de l'extrémité du vecteur champ électrique dans un plan perpendiculaire à la
direction de propagation du rayonnement (voir annexe A).
3.6
angle d'ellipticité
e
angle dont la tangente est l'ellipticité
NOTE L'angle d'ellipticité est borné par les valeurs : - 45° < e < + 45°. Si e = + 45° la polarisation est circulaire et si e = 0°,
la polarisation est linéaire (voir annexe A).
3.7
azimut
F
angle entre le grand axe de l'ellipse instantanée et un axe de référence perpendiculaire à la direction de
propagation
NOTE Voir annexe A.
3.8
polariseur linéaire
dispositif optique à la sortie duquel la polarisation est linéaire quel qu'ait été l'état ou le degré de polarisation du
rayonnement incident
3.9
coefficient d'extinction
ápolariseur linéaireñ mesure de la qualité d'un polariseur linéaire
NOTE Si un rayonnement polarisé de façon parfaitement linéaire est incident sur un polariseur, le coefficient d'extinction
du polariseur est donné par :
t r
min min
coefficient d'extinction = =
t r
max max
où
tr() est le facteur de transmission (réflexion) maximal et
max max
tr() est le facteur de transmission (réflexion) minimal de la puissance (énergie) à travers le polariseur linéaire.
min min
3.10
lame quart d'onde
dispositif optique qui transforme un faisceau de rayonnement totalement polarisé en deux composantes polarisées
orthogonalement et qui introduit un déphasage de 90° entre elles
2

---------------------- Page: 5 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(F)
3.11
paramètres de Stokes
ensemble de quatre grandeurs physiques qui donnent une description complète de l'état de polarisation des
rayonnements monochromatiques ou quasi monochromatiques
NOTE Ces paramètres forment le vecteur de Stokes, qui est un vecteur «4 ´ 1» (voir description complète et formules
dans l'annexe A).
4 Méthode d'essai
4.1 Principe de mesurage
Le premier essai détermine si la polarisation du faisceau est linéaire. Enregistrer à cette fin le niveau minimal et le
niveau maximal du rayonnement transmis en modifiant l'angle d'orientation du polariseur linéaire. Voir Figure 1.
Si la polarisation du faisceau n'est pas linéaire (selon les critères données en 4.5) il doit être soumis à des essais
permettant de déterminer si la polarisation est elliptique ou circulaire. Pour cet essai, le faisceau est mesuré après
transmission au travers d'une lame quart d'onde et d'un polariseur. Voir Figure 2.
Si la polarisation de ce faisceau ne correspond ni à l'un ni à l'autre état, le faisceau est seulement partiellement
polarisé ou non polarisé.
4.2 Montage d'essai
Voir Figures 1 et 2 pour la disposition schématique du montage expérimental.
Légende
1 Laser
2 Axe de référence
3 Polariseur
4 Détecteur
5 Faisceau laser
a) Rotation de 180 °
Figure 1 — Disposition schématique du montage expérimental pour l'essai de polarisation linéaire
3

---------------------- Page: 6 ----------------------
© ISO
ISO 12005:1999(F)
Légende
1 Laser
2 Axe de référence
3 Polariseur
4 Détecteur
5 Faisceau laser
6 Lame quart d'onde
a) Rotation de 180 °
Figure 2 — Disposition schématique du montage expérimental pour l'essai de
polarisation elliptique ou circulaire
4.3 Instruments
4.3.1 Détecteur de rayonnement
Les dispositions de la CEI 61040:1990 s'appliquent au détecteur de rayonnement, et en particulier les articles 3 et
4, à ceci près que seuls des mesurages relatifs sont nécessaires. En outre, les points suivants doivent être pris en
compte:
La documentation du constructeur ou les mesurages effectués doivent confirmer la dépendance linéaire existant
entre les grandeurs à l'entrée (puissance du laser) et à la sortie (tension par exemple) du détecteur. Toute
dépendance en fonction de la longueur d'onde, toute non-linéarité ou non-uniformité du détecteur ou du dispositif
électronique doivent être réduites au minimum ou corrigées par une procédure d'étalonnage.
Veiller à bien s'informer des seuils de détérioration (à l'irradiation, l'exposition aux rayonnements, la puissance et
l'énergie) de la surface du détecteur et de tous les éléments opposés situés entre le laser et le détecteur (par
exemple: polariseur, atténuateur), de façon que le faisceau laser incident ne les dépasse pas.
4.3.2 Polariseur linéaire
Le coefficient d'extinction du polariseur linéaire doit être infé
...