ISO 11554:2003
(Main)Optics and optical instruments — Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam power, energy and temporal characteristics
Optics and optical instruments — Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam power, energy and temporal characteristics
ISO 11554:2003 specifies test methods for determining the power and energy of continuous-wave and pulsed laser beams, as well as their temporal characteristics of pulse shape, pulse duration and pulse repetition rate. Test and evaluation methods are also given for the power stability of cw-lasers, energy stability of pulsed lasers and pulse duration stability.
Optique et instruments d'optique — Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d'essai de la puissance et de l'énergie des faisceaux lasers et de leurs caractéristiques temporelles
L'ISO 11554:2003 spécifie des méthodes d'essai pour la détermination de la puissance et de l'énergie des faisceaux lasers continus et impulsionnels ainsi que leurs caractéristiques temporelles de forme et de durée d'impulsion et de fréquence de répétition des impulsions. Elle indique en outre des méthodes d'essai et d'évaluation de la stabilité de puissance des lasers continus, de la stabilité de l'énergie des lasers impulsionnels et de la stabilité de la durée d'impulsion.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11554
Second edition
2003-04-01
Optics and optical instruments — Lasers
and laser-related equipment — Test
methods for laser beam power, energy
and temporal characteristics
Optique et instruments d'optique — Lasers et équipements associés aux
lasers — Méthodes d'essai de la puissance et de l'énergie des faisceaux
lasers et de leurs caractéristiques temporelles
Reference number
ISO 11554:2003(E)
©
ISO 2003
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ISO 11554:2003(E)
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Published in Switzerland
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ISO 11554:2003(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units of measurement . 2
5 Measurement principles . 2
6 Measurement configuration, test equipment and auxiliary devices . 3
6.1 Preparation . 3
6.2 Control of environmental impacts . 5
6.3 Detectors . 5
6.4 Beam-forming optics . 6
6.5 Optical attenuators . 6
7 Measurements . 6
7.1 General . 6
7.2 Power of cw lasers . 6
7.3 Power stability of cw lasers . 6
7.4 Pulse energy of pulsed lasers . 6
7.5 Energy stability of pulsed lasers . 7
7.6 Temporal pulse shape, pulse duration, rise time and peak power . 7
7.7 Pulse duration stability . 7
7.8 Pulse repetition rate . 7
8 Evaluation . 7
8.1 General . 7
8.2 Power of cw lasers . 8
8.3 Power stability of cw lasers . 8
8.4 Pulse energy of pulsed lasers . 9
8.5 Energy stability of pulsed lasers . 9
8.6 Temporal pulse shape, pulse duration, rise time and peak power . 9
8.7 Pulse duration stability . 11
8.8 Pulse repetition rate . 11
9 Test report . 11
Annex A (informative) Relative intensity noise (RIN) . 13
Bibliography . 15
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ISO 11554:2003(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 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11554 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and optical instruments, Subcommittee
SC 9, Electro-optical systems.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11554:1998), which has been technically
revised.
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ISO 11554:2003(E)
Introduction
The measurement of laser power (energy for pulsed lasers) is a common type of measurement performed by
laser manufacturers and users. Power (energy) measurements are needed for laser safety classification,
stability specifications, maximum laser output specifications, damage avoidance, specific application
requirements, etc. This International Standard provides guidance on performing laser power (energy)
measurements as applied to stability characterization. The stability criteria are described for various temporal
regions (e.g. short-term, medium-term and long-term) and provide methods to quantify these specifications.
This International Standard also covers pulse measurements where detector response speed can be critically
important when analysing pulse shape or peak power of short pulses. To standardize reporting of power
(energy) measurement results, a report template is also included.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11554:2003(E)
Optics and optical instruments — Lasers and laser-related
equipment — Test methods for laser beam power, energy and
temporal characteristics
1Scope
This International Standard specifies test methods for determining the power and energy of continuous-wave
and pulsed laser beams, as well as their temporal characteristics of pulse shape, pulse duration and pulse
repetition rate. Test and evaluation methods are also given for the power stability of cw-lasers, energy stability
of pulsed lasers and pulse duration stability.
The test methods given in this International Standard are to be used for the testing and characterization of
lasers.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 11145:2001, Optics and optical instruments — Lasers and laser-related equipment — Vocabulary and
symbols
IEC 61040:1990, Power and energy measuring detectors, instruments and equipment for laser radiation
VIM, International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11145, in the VIM, International
Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology, as well as the following apply.
3.1
relative intensity noise
RIN
2 2
mean square of the optical power fluctuations, �∆P �, over the system bandwidth, normalized to P , the
0
square of the average power P = �P�
0
NOTE1 The spectral relative intensity noise, R(ω), is the single-sided spectral density of the power fluctuations
2
normalized to P .
0
NOTE 2 For further details, see Annex A.
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ISO 11554:2003(E)
4 Symbols and units of measurement
The symbols and units specified in ISO 11145 and in Table 1 are used in this International Standard.
Table 1 — Symbols and units of measurement
Symbol Unit Term
∆P — Medium-term relative power fluctuation (1 min) to a 95 % confidence level
1
∆P — Long-term relative power fluctuation (60 min) to a 95 % confidence level
60
P , P W Power averaged over 0,01 s for t and over 1s for t
1 60 1 60
Mean power, averaged over 1 min and 60 min, respectively, at the operating conditions
P, WP
1 60
specified by the manufacturer
∆Q 95 %
— Relative pulse energy fluctuation to a confidence level
t 1 min
s Medium-term interval ( )
1
t 60 min
s Long-term interval ( )
60
s
— Measured standard deviation
Expanded relative uncertainty of calibration factor (k =29) corresponding to a 5%
u —
rel,k
confidence level
Expanded relative uncertainty of measurement (k =29) corresponding to a 5% confidence
u —
rel
level
T
s Pulse repetition period
τ s Rise time of laser pulse
R
∆τ τ 95 %
— Relative pulse duration fluctuation with regard to to a confidence level
H H
∆τ τ 95 %
— Relative pulse duration fluctuation with regard to to a confidence level
10 10
m
— Reading
m
— Mean value of readings
U (t)
— Detector signal
−1
R(ω) Hz
dB/Hz or Spectral relative intensity noise (spectral noise power density)
RIN dB Relative intensity noise
NOTE 1 For further details regarding 95 % confidence level, see ISO 2602.
NOTE 2 The expanded uncertainty is obtained by multiplying the standard uncertainty by a coverage factor k = 2. It is
determined according to the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement [2]. In general, with this coverage
factor, the value of the measurand lies with a probability of approximately 95 % within the interval defined by the expanded
uncertainty.
5 Measurement principles
The laser beam is directed onto the detector surface to produce a signal with amplitude proportional to the
power or energy of the laser. The amplitude versus time is measured. Radiation emitted by sources with large
divergence angles is collected by an integrating sphere. Beam forming and attenuation devices may be used
when appropriate.
The evaluation method depends on the parameter to be determined and is described in Clause 8.
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2 ISO 2003 – All rights reserved
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ISO 11554:2003(E)
6 Measurement configuration, test equipment and auxiliary devices
6.1 Preparation
6.1.1 Sources with small divergence angles
The laser beam and the optical axis of the measuring system shall be coaxial. Select the diameter (cross-
section) of the optical system such that it accommodates the entire cross-section of the laser beam and so that
clipping or diffraction loss is smaller than 10 % of the intended measurement uncertainty.
Arrange an optical axis so that it is coaxial with the laser beam to be measured. Suitable optical alignment
devices are available for this purpose (e.g. aligning lasers or steering mirrors). Mount the attenuators or beam-
forming optics such that the optical axis runs through the geometrical centres. Care should be exercised to
avoid systematic errors.
NOTE 1 Reflections, external ambient light, thermal radiation and air currents are all potential sources of errors.
After the initial preparation is completed, make an evaluation to determine if the entire laser beam reaches the
detector surface. For this determination, apertures of different diameters can be introduced into the beam path
in front of each optical component. Reduce the aperture size until the output signal has been reduced by 5%.
This aperture should have a diameter at least 20 % smaller than the aperture of the optical component. For
divergent beams, the aperture should be placed immediately in front of the detector to assure total beam
capture.
NOTE 2 Remove these apertures before performing the power (energy) measurements described in Clause 7.
6.1.2 Sources with large divergence angles
The radiation emitted by sources with large divergence angles shall be collected by an integrating sphere. The
collected radiation is subjected to multiple reflections from the wall of the integrating sphere; this leads to a
uniform irradiance of the surface proportional to the collected flux. A detector located in the wall of the sphere
measures this irradiance. An opaque screen shields the detector from the direct radiation of the device being
measured. The emitting device is positioned at or near the entrance of the integrating sphere, so that no direct
radiation will reach the detector.
Figure 1 shows an integrating sphere measurement configuration for a small emitting source positioned inside
the integrating sphere. Large-sized sources should, of course, be positioned outside the sphere but close
enough to the input aperture so that all emitted radiation enters the sphere.
6.1.3 Measurement of the RIN spectrum
As shown in Figure 2, the beam propagates through the lens, an attenuator or other lossy medium and falls on
the photodetector. The RIN R(ω) is to be determined at reference plane A, before any losses. The Poisson
component of the RIN is increased at plane B due to losses and again at plane C due to inefficiency in the
photodetection process.
NOTE For an explanation of the different components of RIN, see Annex A.
To measure RIN, an electrical splitter sends the dc photocurrent produced in a detector by a test laser to a
current meter while the ac electrical noise is amplified and then displayed on an electrical spectrum analyzer.
RIN depends on numerous quantities, the primary ones being: frequency, output power, temperature,
modulation frequency, time delay and magnitude of optical feedback, mode-suppression ratio and relaxation
oscillation frequency. Consequently, variations or changes in these quantities should be minimized during the
measurement process.
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ISO 2003 – All rights reserved 3
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ISO 11554:2003(E)
Key
1 integrating sphere
2 diffusing opaque screen
3 device being measured
4 calibrated detector
Figure 1 — Schematic arrangement for the measurement of highly divergent sources
Key
1laser
2 lens
3 attenuator or other lossy medium
4 photodetector
5 electrical splitter
6 current meter
7 pre-amplifier
8 electrical spectrum analyzer
Figure 2 — Measurement arrangement for determination of the RIN spectrum
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4 ISO 2003 – All rights reserved
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ISO 11554:2003(E)
6.2 Control of environmental impacts
Take suitable precautions, such as mechanical and acoustical isolation of the test set-up, shielding from
extraneous radiation, temperature stabilization of the laboratory and choice of low-noise amplifiers to ensure
that the contribution to the total error is less than 10 % of the intended uncertainty. Check by performing a
background measurement such as described in Clause 7, but with the laser beam blocked from the detector
(e.g. by a beam stop in the laser resonator or close to the laser output). The value for the standard deviation
(laser beam blocked) obtained by an evaluation as described in Clause 8 shall be smaller than one tenth of the
value obtained from a measurement with the laser beam reaching the detector.
6.3 Detectors
The radiation detector shall be in accordance with IEC 61040:1990, in particular with Clauses 3 and 4.
Furthermore, the following points shall be noted.
a) Calibrated power/energy meter:
— any wavelength dependency, non-linearity or non-uniformity of the detector or the electronic device shall
be minimized or corrected by use of a calibration procedure;
— for measuring beams with large divergence, an integrating sphere detector should be used to assure
collection of all the emitted radiation. The direct measurement (i.e. using a planar-surface detector
without an integrating sphere) can only be used
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11554
Deuxième édition
2003-04-01
Optique et instruments d'optique —
Lasers et équipements associés aux
lasers — Méthodes d'essai de la
puissance et de l'énergie des faisceaux
lasers et de leurs caractéristiques
temporelles
Optics and optical instruments — Lasers and laser-related equipment —
Test methods for laser beam power, energy and temporal characteristics
Numéro de référence
ISO 11554:2003(F)
©
ISO 2003
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ISO 11554:2003(F)
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© ISO 2003
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Publié en Suisse
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ISO 11554:2003(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et unités de mesure . 2
5 Principes de mesure . 2
6 Configuration de mesurage, appareillage d'essai et dispositifs auxiliaires . 3
6.1 Préparation . 3
6.2 Incidence de l'environnement . 5
6.3 Détecteurs . 5
6.4 Optique de formation du faisceau . 6
6.5 Atténuateurs optiques . 6
7 Mesurages . 6
7.1 Généralités . 6
7.2 Puissance des lasers continus . 6
7.3 Stabilité de puissance des lasers continus . 6
7.4 Énergie d'impulsion des lasers impulsionnels . 7
7.5 Stabilité de l'énergie des lasers impulsionnels . 7
7.6 Forme d'impulsion temporelle, durée d'impulsion, temps de montée et puissance de crête . 7
7.7 Stabilité de la durée d'impulsion . 7
7.8 Fréquence de répétition des impulsions . 7
8 Évaluation . 8
8.1 Généralités . 8
8.2 Puissance des lasers continus . 8
8.3 Stabilité de puissance des lasers continus . 8
8.4 Énergie d'impulsion des lasers impulsionnels . 9
8.5 Stabilité de l'énergie des lasers impulsionnels . 9
8.6 Forme d'impulsion temporelle, durée d'impulsion, temps de montée et puissance de crête . 9
8.7 Stabilité de la durée d'impulsion . 11
8.8 Fréquence de répétition des impulsions . 11
9 Rapport d'essai . 12
Annexe A (informative) Bruit d'intensité relative (RIN) . 14
Bibliographie . 16
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ISO 2003 – Tous droits réservés iii
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ISO 11554:2003(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 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11554 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et instruments d'optique, sous-comité
SC 9, Systèmes électro-optiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11554:1998), dont elle constitue une
révision technique.
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ISO 11554:2003(F)
Introduction
La mesure de la puissance laser (de l'énergie pour les lasers impulsionnels) est un type courant de mesure
employée par les fabricants et les utilisateurs de lasers. Les mesures de puissance (énergie) sont nécessaires
pour la classification des lasers pour la sécurité, les spécifications de stabilité, les spécifications de puissance
maximale de sortie, la prévention des dommages, les exigences d'application spécifique, etc. La présente
Norme internationale fournit des lignes directrices sur les mesures de performance en puissance (énergie) des
lasers, principalement appliquées à la caractérisation de la stabilité. Les critères de stabilité sont décrits pour
des zones temporelles variées (par exemple court terme, moyen terme, long terme) et fournissent des
méthodes pour quantifier ces spécifications. La présente Norme internationale couvre aussi les mesures
d'impulsions lorsque la vitesse de réponse du détecteur peut être d'importance critique lors de l'analyse de la
forme d'impulsion ou de la puissance crête des courtes impulsions. Pour normaliser les résultats de mesure de
puissance (énergie), un rapport d'essai est également inclus.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11554:2003(F)
Optique et instruments d'optique — Lasers et équipements
associés aux lasers — Méthodes d'essai de la puissance et de
l'énergie des faisceaux lasers et de leurs caractéristiques
temporelles
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes d'essai pour la détermination de la puissance et de
l'énergie des faisceaux lasers continus et impulsionnels ainsi que leurs caractéristiques temporelles de forme et
de durée d'impulsion et de fréquence de répétition des impulsions. Elle indique en outre des méthodes d'essai
et d'évaluation de la stabilité de puissance des lasers continus, de la stabilité de l'énergie des lasers
impulsionnels et de la stabilité de la durée d'impulsion.
Les méthodes d'essai données dans la présente Norme internationale sont destinées à être utilisées pour les
essais et la détermination des caractéristiques des lasers.
2Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11145:2001, 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 laser
VIM, Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 11145, dans le VIM,
Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie, ainsi que les suivants
s'appliquent.
3.1
bruit d'intensité relative
RIN
2
moyenne quadratique des fluctuations de puissance optique, �∆P �, sur un système de bande passante,
2
normalisées à P , le carré de la puissance moyenne P = �P�
0
0
NOTE 1 Le bruit d'intensité relative spectral, R(ω), est la densité spectrale unilatérale des fluctuations de puissance
2
normalisées à .P
0
NOTE 2 Pour plus de détails, voir l'Annexe A.
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ISO 2003 – Tous droits réservés 1
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ISO 11554:2003(F)
4 Symboles et unités de mesure
Les symboles et unités spécifiés dans l'ISO 11145 et dans le Tableau 1 sont utilisés dans la présente Norme
internationale.
Tableau 1 — Symboles et unités de mesure
Symbole Unité Terme
Fluctuation relative de puissance à moyen terme (1 min) pour un niveau de confiance de
∆P —
1
95 %
∆P — Fluctuation relative de puissance à long terme (60 min) pour un niveau de confiance de 95 %
60
P, WP Puissance moyennée sur 0,01 s pour t et sur 1s pour t
1 60 1 60
Puissance moyenne, calculée sur 1 min et 60 min, respectivement, dans les conditions de
P, WP
1 60
fonctionnement spécifiées par le fabricant
∆Q — Fluctuation relative de l'énergie d'impulsion pour un niveau de confiance de 95 %
t s Intervalle de temps moyen (1 min)
1
t s Intervalle de temps long (60 min)
60
s —Écart-type mesuré
Incertitude relative étendue du coefficient d'étalonnage (k = 2) pour un niveau de confiance
u —
rel,k
de 95 %
u — Incertitude relative étendue de mesure (k =29) pour un niveau de confiance de 5%
rel
T sDurée de répétition des impulsions
τ s Temps de montée de l'impulsion du laser
R
Fluctuation relative de la durée d'impulsion par rapport à τ pour un niveau de confiance de
H
∆τ —
H
95 %
Fluctuation relative de la durée d'impulsion par rapport à τ pour un niveau de confiance de
10
∆τ —
10
95 %
m — Lecture
m — Valeur moyenne des lectures
U (t) — Signal du détecteur
−1
R(ω) dB/Hz ou Hz Bruit d'intensité relative spectral (densité de puissance de bruit spectrale)
RIN dB Bruit d'intensité relative
NOTE 1 Pour plus de détails relatifs au niveau de confiance de 95 %, voir l'ISO 2602.
NOTE 2 L'incertitude étendue est obtenue en multipliant l'incertitude standard par le facteur de recouvrement k = 2. Il est
déterminé conformément au Guide pour l'expression de l'incertitude de mesurage [2]. En général, avec ce facteur de
95 %
recouvrement, la valeur du mesurande se situe avec une probabilité d'environ à l'intérieur de l'intervalle défini par
l'incertitude étendue.
5 Principes de mesure
Le faisceau laser est dirigé sur la surface du détecteur pour produire un signal dont l'amplitude est
proportionnelle à la puissance ou à l'énergie du laser. L'amplitude est mesurée en fonction du temps. Le
rayonnement émis par des sources hautement divergentes est capté par une sphère intégrante. Il est possible
d'utiliser des dispositifs de formation et d'atténuation du faisceau, si cela est approprié.
La méthode d'évaluation dépend du paramètre à déterminer et elle est décrite dans l'Article 8.
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2 ISO 2003 – Tous droits réservés
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ISO 11554:2003(F)
6 Configuration de mesurage, appareillage d'essai et dispositifs auxiliaires
6.1 Préparation
6.1.1 Sources avec angles de divergence petits
Le faisceau laser et l'axe optique du système de mesurage doivent être coaxiaux. Le diamètre (section
transversale) du système optique doit être choisi de sorte qu'il accepte la totalité de la section transversale du
faisceau laser et que la perte par séparation ou diffraction soit inférieure à 10 % de l'incertitude de mesure
escomptée.
Un axe optique est disposé de façon à être coaxial avec le faisceau laser à mesurer. Pour cela, des dispositifs
d'alignement optique adaptés sont utilisés (par exemple des lasers d'alignement ou des miroirs orientables).
Les atténuateurs ou les optiques de formation de faisceau doivent être montés de telle façon que l'axe optique
passe par les centres géométriques. Il convient de prendre des précautions pour éviter les erreurs
systématiques.
NOTE 1 Les réflexions, la lumière ambiante extérieure, le rayonnement thermique et les courants d'air sont des sources
potentielles d'erreur.
La préparation initiale étant achevée, une évaluation doit être faite pour déterminer si la totalité du faisceau
laser atteint la surface du détecteur. Pour cette détermination, des ouvertures de différents diamètres peuvent
être introduites dans le trajet du faisceau en face de chaque composant optique. La dimension de l'ouverture
est réduite jusqu'à réduction du signal de sortie de . Il convient que cette ouverture ait un diamètre inférieur
5%
d'au moins 20 % à l'ouverture du composant optique. Pour les faisceaux divergents, il est recommandé que
l'ouverture soit placée immédiatement en face du détecteur pour assurer la capture totale du faisceau.
NOTE 2 Éliminer ces ouvertures avant d'effectuer les mesurages de puissance (énergie) décrits à l'Article 7.
6.1.2 Sources hautement divergentes
Le rayonnement émis par des sources hautement divergentes doit être capté par une sphère intégrante. Le
rayonnement capté est soumis à des réflexions multiples sur les parois de la sphère intégrante; ceci conduit à
une irradiation uniforme de la surface proportionnelle au flux capté. Un détecteur situé dans la paroi de la
sphère mesure cette irradiation. Un écran opaque protège le détecteur du rayonnement direct du dispositif
soumis à la mesure. Le dispositif émetteur est positionné à, ou près de, l'entrée de la sphère intégrante, de telle
sorte qu'aucun rayonnement n'atteigne le détecteur.
La Figure 1 présente une configuration de mesure par sphère intégrante pour une petite source émettrice
positionnée à l'intérieur de la sphère intégrante. Il convient que les sources de grandes dimensions soient
évidemment positionnées à l'extérieur de la sphère, mais assez proches de l'ouverture d'entrée afin que tout le
rayonnement émis entre dans la sphère.
6.1.3 Mesure du bruit d'intensité relative (RIN) spectral
Comme illustré à la Figure 2, le faisceau se propage à travers la lentille, un atténuateur ou autre milieu
réducteur et est recueilli par le photo-détecteur. Le RIN R(ω) est à déterminer au plan A de référence, avant
toute perte. Le composant de Poisson du RIN est amplifié au travers du plan B en raison des pertes et de
nouveau au travers le plan C en raison de l'inefficacité dans le processus de photo-détection.
NOTE Pour une explication sur les différents composants du RIN, voir l'Annexe A.
Pour mesurer le RIN, un diviseur électrique envoie le photocourant continu produit dans un détecteur par un
laser d'essai dans un ampèremètre, tandis que le bruit électrique en courant alternatif est amplifié et affiché sur
un analyseur spectral électrique. Le RIN dépend de nombreuses grandeurs, les principales étant la fréquence,
la puissance de sortie, la température, la modulation de fréquence, le retard et l'amplitude du retour optique, le
rapport mode/suppression et la fréquence d'oscillation de détente. De ce fait, il est recommandé que les
variations ou modifications de ces grandeurs soient minimisées pendant la mesure.
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ISO 2003 – Tous droits réservés 3
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ISO 11554:2003(F)
Légende
1sphère intégrante
2 écran opaque diffusant
3 dispositif soumis à mesure
4détecteur étalonné
Figure 1 — Schéma de montage pour la mesure des sources hautement divergentes
Légende
1laser
2 lentille
3atténuateur ou autre milieu réducteur
4 photo-détecteur
5diviseur électrique
6ampèremètre
7pré-amplificateur
8 analyseur spectral électrique
Figure 2 — Montage de mesure pour la détermination du bruit d'intensité relative (RIN) spectral
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4 ISO 2003 – Tous droits réservés
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ISO 11554:2003(F)
6.2 Incidence de l'environnement
Des mesures appropriées, par exemple l'isolation mécanique et acoustique du dispositif de mesure, la
protection contre tout rayonnement étranger, la stabilisation de la température du laboratoire et le choix
d'amplificateurs à faible bruit, doivent être prises pour s'assurer que la contribution de ces différents facteurs à
l'erreur totale reste inférieure à 10 % de l'incertitude prévue. Vérifier ceci en effectuant un mesurage de
référence, du type de celui qui est décrit dans l'Article 7, mais en veillant à ce que le faisceau laser n'atteigne
pas le détecteur (par exemple en intercalant un arrêt de faisceau dans la cavité du laser ou près de la sortie du
laser). La valeur de l'écart-type (faisceau laser bloqué) obtenue en effectuant une évaluation du type de celle
qui est décrite dans l'Article 8, doit être inférieure à un dixième de la valeur obtenue en effectuant un mesurage
lorsque le faisceau laser atteint le détecteur.
6.3 Détecteurs
Le détecteur de rayonnement doit être conforme à la CEI 61040:1990, Articles 3 et 4 plus particulièrement. De
plus, les points suivants doivent être notés.
a) Mesureur de puissance/énergie étalonné:
— toute non-linéarité ou non-uniformité du détecteur ou du dispositif électronique, ainsi que sa
dépendance à la longueur d'onde, doit être minimisée ou corrigée au moyen d'une procédure
d'étalonnage;
— pour la mesure des faisceaux hautement divergents, il est recommandé d'utiliser un détecteur sphère
intégrante pour assurer le captage de tout rayonnement émis. La mesure directe (par exemple en
utilisant un détecteur à surface plane sans sphère intégrante) peut seulement être utilisée lorsqu'il a été
◦
déterminé que le détecteur a une sensibilité uniforme et indépendante des angles incidents à 5 près et
le faisceau entier atteint la surface photosensible du photo-détecteur;
— les détecteurs utilisés pour toutes les mesures quantitatives doivent être étalonnés et raccordés aux
étalons nationaux correspondants.
b) Sphère intégrante (utilisée en même temps qu'un mesureur de puissance/énergie étalonné lors de la
mesu
...
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