ISO 13695:2024
(Main)Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment — Test methods for the spectral characteristics of lasers
Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment — Test methods for the spectral characteristics of lasers
This document specifies methods by which the spectral characteristics such as wavelength, bandwidth, spectral distribution and wavelength stability of a laser beam can be measured. This document is applicable to both continuous wave (cw) and pulsed laser beams. The dependence of the spectral characteristics of a laser on its operating conditions may also be important.
Optique et photonique — Lasers et équipement associé aux lasers — Méthodes d'essai des caractéristiques spectrales des lasers
Le présent document spécifie des méthodes qui permettent de mesurer les caractéristiques spectrales, telles que la longueur d’onde, la largeur spectrale, la distribution spectrale et la stabilité en longueur d’onde d’un laser. Le présent document s’applique aux faisceaux laser continu et impulsionnel. La dépendance des caractéristiques spectrales d’un laser vis-à-vis de ses conditions de fonctionnement peut être également importante.
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Standard
ISO 13695
Second edition
Optics and photonics — Lasers
2024-11
and laser-related equipment —
Test methods for the spectral
characteristics of lasers
Optique et photonique — Lasers et équipement associé aux lasers
— Méthodes d'essai des caractéristiques spectrales des lasers
Reference number
© ISO 2024
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms. 7
5 Traceability . 8
6 Measurement of wavelength and bandwidth . 9
6.1 General .9
6.1.1 Preparations .9
6.1.2 Common laser types .9
6.2 Types of measurements .9
6.2.1 General .9
6.2.2 Low accuracy measurements .10
6.2.3 Medium accuracy measurements .10
6.2.4 High accuracy measurements .10
6.3 Equipment selection .10
6.4 Measurements in air .11
6.5 Measurements at low resolution . 12
6.5.1 Principle . 12
6.5.2 Measurement procedure . 12
6.5.3 Analysis . 13
6.6 Measurement at higher resolution . . 13
6.6.1 General . 13
6.6.2 Preliminary test . 13
6.6.3 Measurement with a grating spectrometer .14
6.6.4 Measurement with an interferometer .14
6.6.5 Measurement with photoelectric mixing methods . 15
−5 −4
6.6.6 Analysis for medium accuracy U /λ = U /ν in the range 10 to 10 .16
λ ν
−5
6.6.7 Analysis for high accuracy U /λ = U /ν < 10 .16
λ ν
7 Measurement of wavelength stability. 17
7.1 Dependence of the wavelength on operating conditions .17
7.2 Wavelength stability of a single frequency laser .17
8 Test report . 17
Annex A (informative) Refractive index of air .20
Annex B (informative) Criteria for the choice of a grating monochromatorand its
accessories — Calibration .21
Annex C (informative) Criteria for the choice of a Fabry-Perot interferometer .24
Bibliography .25
iii
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO [had/had not] received notice of
(a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and Photonics, Subcommittee SC 9,
Laser and electro-optical systems, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)
Technical Committee CEN/TC 123, Lasers and photonics, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13595:2004) of which it constitutes a minor
revision.
The main changes are as follows:
— editorial changes related to the new format;
— the symbol for side-mode suppression ratio was adapted from SMS to R ;
SMS
— lg was changed to log in 3.15;
— the title of the SC 9 was updated;
— intensity was adapted to irradiance;
— in the Bibliography Reference 2 was updated and replaced by References 2 and 3.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
The spectral characteristics of a laser, such as its peak wavelength or spectral linewidth, are important for
potential applications. Examples are the specific application requirements of interferometry and lithography.
This document gives definitions of key parameters describing the spectral characteristics of a laser, and
provides guidance on performing measurements to determine these parameters for common laser types.
The acceptable level of uncertainty in the measurement of wavelength will vary according to the intended
application. Therefore, equipment selection and measurement and evaluation procedures are outlined for
three accuracy classes. To standardize reporting of spectral characteristics measurement results, a report
example is also included.
v
International Standard ISO 13695:2024(en)
Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment
— Test methods for the spectral characteristics of lasers
1 Scope
This document specifies methods by which the spectral characteristics such as wavelength, bandwidth,
spectral distribution and wavelength stability of a laser beam can be measured. This document is applicable
to both continuous wave (cw) and pulsed laser beams. The dependence of the spectral characteristics of a
laser on its operating conditions may also be important.
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, Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment — Vocabulary and symbols
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM)
IEC 60747-5-1, Discrete semiconductor devices and integrated circuits — Part 5-1: Optoelectronic devices — General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11145, ISO/IEC Guide 99 and
IEC 60747-5-1, and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
wavelength in vacuum
λ
wavelength of an infinite, plane electromagnetic wave propagating in vacuum
Note 1 to entry: For a wave of frequency f, the wavelength in vacuum is then given by λ = c/f, where c = 299 792 458 m/s.
3.2
wavelength in air
λ
air
wavelength of radiation propagating in the air and related to the wavelength in vacuum by the relationship:
λ = λ / n
air 0 air
where n denotes the refractive index of ambient air (see 6.4)
air
Note 1 to entry: The spe
...
Norme
internationale
ISO 13695
Deuxième édition
Optique et photonique — Lasers
2024-11
et équipement associé aux
lasers — Méthodes d'essai des
caractéristiques spectrales des lasers
Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment —
Test methods for the spectral characteristics of lasers
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles (et abréviations) . 7
5 Traçabilité. 8
6 Mesurage de longueur d’onde et de bandes spectrales . 8
6.1 Généralités .8
6.1.1 Préparations .8
6.1.2 Types de lasers communs .9
6.2 Types de mesurages .9
6.2.1 Généralités .9
6.2.2 Mesurages à faible degré d’exactitude .9
6.2.3 Mesurages à moyen degré d’exactitude .10
6.2.4 Mesurages à haut degré d’exactitude .10
6.3 Choix de l’équipement .10
6.4 Mesurages dans l’air .11
6.5 Mesurages à faible résolution . . 12
6.5.1 Principe. 12
6.5.2 Procédure de mesure . 12
6.5.3 Analyse . 13
6.6 Mesurage à plus haute résolution . 13
6.6.1 Généralités . 13
6.6.2 Essai préliminaire .14
6.6.3 Mesurage mettant en œuvre un spectromètre à réseau .14
6.6.4 Mesurage mettant en œuvre un interféromètre .14
6.6.5 Mesurage mettant en œuvre des méthodes de mélange photoélectriques .16
−5 −4
6.6.6 Analyse pour un degré d’exactitude moyen U /λ = U /ν dans la plage 10 à 10 .16
λ ν
−5
6.6.7 Analyse pour un degré d’exactitude élevé U /λ = U /ν < 10 .17
λ ν
7 Mesurage de la stabilité en longueur d’onde . 17
7.1 Dépendance de la longueur d’onde aux conditions de fonctionnement .17
7.2 Stabilité en longueur d’onde d’un laser monofréquence .17
8 Rapport d’essai .18
Annexe A (informative) Indice de réfraction de l'air .20
Annexe B (informative) Critères pour le choix d'un monochromateur à réseau et ses accessoires
— Étalonnage .21
Annexe C (informative) Critères pour le choix d'un interféromètre de Fabry-Pérot .24
Bibliographie .25
iii
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 (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-comité
SC 9, Lasers et systèmes électro-optiques, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 123, Lasers et
photonique, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13695:2004) dont elle constitue une
révision mineure.
Les principales modifications sont les suivantes:
— changements éditoriaux par rapport au nouveau format;
— le symbole pour le rapport de suppression de mode latéral a été adapté de SMS à R ;
SMS
— lg a été changé en log dans le 3.15;
— le titre du SC 9 a été mis à jour;
— l'intensité a été adaptée en rayonnement;
— dans la Bibliographie, la Référence 2 a été mise à jour et remplacée par les Références 2 et 3.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les caractéristiques spectrales d’un laser, telles que sa longueur d’onde au sommet de l’émission ou sa largeur
de raie spectrale, sont importantes pour les applications potentielles. À titre d’exemples, citons les exigences
d’applications spécifiques dans les domaines de l’interférométrie et de la lithographie. Le présent document
donne des définitions de paramètres clés décrivant les caractéristiques spectrales d’un laser et fournit des
lignes directrices concernant la réalisation de mesurages destinés à déterminer lesdits paramètres pour les
types de lasers communs.
Le degré d’incertitude acceptable dans le mesurage de la longueur d’onde varie en fonction de l’application
envisagée. Pour cette raison, le choix de l’équipement, le mesurage et les procédures d’évaluation sont indiqués,
dans leurs grandes lignes, pour trois classes d’exactitude. Afin de normaliser les rapports de consignation des
résultats de mesurage des caractéristiques spectrales, un exemple de rapport est également prévu.
v
Norme internationale ISO 13695:2024(fr)
Optique et photonique — Lasers et équipement associé aux
lasers — Méthodes d'essai des caractéristiques spectrales
des lasers
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes qui permettent de mesurer les caractéristiques spectrales,
telles que la longueur d’onde, la largeur spectrale, la distribution spectrale et la stabilité en longueur d’onde
d’un laser. Le présent document s’applique aux faisceaux laser continu et impulsionnel. La dépendance des
caractéristiques spectrales d’un laser vis-à-vis de ses conditions de fonctionnement peut être également
importante.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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, Optique et photonique — Lasers et équipements associés aux lasers — Vocabulaire et symboles
Guide ISO/IEC 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et termes
associés (VIM)
IEC 60747-5-1, Dispositifs discrets à semi-conducteurs et circuits intégrés — Partie 5-1: Dispositifs
optoélectroniques — Généralités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'IS
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.