ISO 11151-1:2000
(Main)Lasers and laser-related equipment — Standard optical components — Part 1: Components for the UV, visible and near-infrared spectral ranges
Lasers and laser-related equipment — Standard optical components — Part 1: Components for the UV, visible and near-infrared spectral ranges
Lasers et équipements associés aux lasers — Composants optiques standards — Partie 1: Composants pour les plages spectrales UV, visible et proche de l'infrarouge
La présente partie de l'ISO 11151 spécifie les exigences pour les composants pour laser utilisés dans les plages spectrales proche de l'UV, visible et proche de l'infrarouge, pour les longueurs d'onde entre 190 nm et 2 100 nm, et vise à faciliter la fourniture de pièces détachées - en spécifiant des classes de dimensions et de tolérances préférentielles, d'où une réduction de la variété des types; - en normalisant les spécifications et en éliminant les entraves au commerce; - en établissant une désignation agréée à des fins de commande. La présente partie de l'ISO 11151 couvre les substrats plans, plan-sphériques et sphériques, les lentilles et les composants optiques qui sont considérés spécifiquement comme des composants optiques normalisés, proposés dans les catalogues des fabricants et censés être utilisés avec des lasers. La présente partie de l'ISO 11151 concerne les descriptions de composants, les matériaux employés, les dimensions physiques et les tolérances de fabrication (y compris le traitement, la courbure et le parallélisme des surfaces). Bien que la plupart, mais non la totalité, de ces composants, fassent l'objet d'un revêtement (totalement réfléchissant, partiellement réfléchissant ou anti-réfléchissant) avant leur incorporation au système laser, la présente partie de l'ISO 11151 n'énonce aucune recommandation ayant trait à la spécification des revêtements. NOTE : Dans le cas des composants optiques utilisés dans la plage spectrale infrarouge (> 2 100 nm), se reporter à l'ISO 11151-2. Pour la spécification et l'essai des revêtements optiques, se reporter aux Normes internationales de la série IS0 9211.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11151-1
First edition
2000-06-15
Lasers and laser-related equipment —
Standard optical components —
Part 1:
Components for the UV, visible and near-
infrared spectral ranges
Lasers et équipements associés aux lasers — Composants optiques
standards —
Partie 1: Composants pour les plages spectrales UV, visible et proche de
l'infrarouge
Reference number
ISO 11151-1:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 11151-1:2000(E)
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ISO 11151-1:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Code for components covered.2
4 Materials .2
5 Requirements for quality.2
6 Dimensional tolerances.4
6.1 Preferred dimensions.4
6.2 Diameter of circular optical components .8
6.3 Mirror and output coupler curvature .8
6.4 Rectangular and elliptical windows.8
6.5 Focal length.8
7 Testing area.8
8 Designation for ordering.9
9 Coating.10
10 Packaging .10
Annex A (informative) Imperial units .11
Bibliography .12
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ISO 11151-1:2000(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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11151 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 11151-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and optical
instruments, Subcommittee SC 9, Electro-optical systems.
ISO 11151 consists of the following parts, under the general title Lasers and laser-related equipment — Standard
optical components:
� Part 1: Components for the UV, visible and near-infrared spectral ranges
� Part 2: Components for the infrared spectral range
Annex A of this part of ISO 11151 is for information only.
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ISO 11151-1:2000(E)
Introduction
Lasers are used in a wide variety of applications, including medicine, materials processing, information technology
and metrology. Most lasers contain optical windows and mirrors (intracavity) and most laser systems use a variety
of windows, beamsplitters, deflectors, mirrors and lenses. Those components used in high power laser applications
must withstand high peak power and/or energy densities to avoid laser-induced damage, thus their component
specifications are more demanding than those used in low power applications.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11151-1:2000(E)
Lasers and laser-related equipment — Standard optical
components —
Part 1:
Components for the UV, visible and near-infrared spectral ranges
1 Scope
This part of ISO 11151 specifies requirements for laser components used in the near ultra-violet, visible and near
infrared spectral ranges, from wavelengths 190 nm to 2 100 nm, and facilitates the supply of spare parts
� by specifying preferred dimensions and tolerances, thereby reducing the variety of types;
� by standardizing the specifications and removing barriers to trade;
� by establishing an agreed designation for item orders.
This part of ISO 11151 covers planar, plano-spherical and spherical substrates, lenses and optical components that
are designed specifically as standardized optical components normally offered via catalogue from suppliers and
intended for use with lasers.
This part of ISO 11151 includes component descriptions, materials employed, physical dimensions and
manufacturing tolerances (including surface finish, figure and parallelism). Although most, but not all, of these
components are coated (fully reflecting, partially reflecting or anti-reflecting) before incorporation into the laser
system, this part of ISO 11151 does not include recommendations for the specification of coatings.
NOTE For optical components used in the infrared spectral range (> 2 100 nm), refer to ISO 11151-2. For the
specification and testing of optical coatings, refer to the ISO 9211 series.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 11151. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 11151 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 9211-1:1994, Optics and optical instruments — Optical coatings — Part 1: Definitions.
ISO 9211-2:1994, Optics and optical instruments — Optical coatings — Part 2: Optical properties.
ISO 10110-1:1996, Optics and optical instruments — Preparation of drawings for optical elements and systems —
Part 1: General.
ISO 11151-2:2000, Lasers and laser-related equipment — Standard optical components — Part 2: Components for
the infrared spectral range.
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ISO 11151-1:2000(E)
3 Code for components covered
Table 1 specifies codes for the components to which this part of ISO 11151 is applicable.
Table 1 — Component codes
Component form Code
Optical flats OF
Circular windows — flat WC
Elliptical windows — flat WE
Rectangular windows — flat WR
Output couplers — flat OC
Mirrors — flat MF
Mirrors — convex MX
Mirrors — concave MV
Plano-convex lenses PX
Plano-concave lenses PV
Symmetric biconvex lenses BX
Symmetric biconcave lenses BV
4 Materials
This part of ISO 11151 is applicable to components employed in the near ultra-violet, visible and near infrared
wavelength regions, 190 nm to 2 100 nm. A wide range of materials may be used, such as:
� borosilicate crown glass;
� fused silica;
� UV-grade fused silica;
� calcium fluoride.
In view of the wide variety of materials available, the use of specific code numbers for each material has not been
formalized. Manufacturers and designers shall therefore specify the exact materials used/required. The material
specification shall be given as stated in subclause 4.7 of ISO 10110-1:1996. If birefringent materials are
used/specified, the orientation of the optical axis relative to the geometric axes of the components shall be stated.
5 Requirements for quality
Preferred specifications and classes for material and surface quality are set out in Tables 2 to 6, using terminology
in accordance with parts 1 to 7 of ISO 10110. The standard of quality for components to be used with lasers is in
general higher than for general optics. There is also a quality requirement for optics to be used inside a laser cavity
(intracavity use) distinctly different from that for optics used outside the laser cavity, due to the extremely high power
and energy densities developed inside the laser cavity and the possibility of laser-induced damage.
2 © ISO 2000 – All rights reserved
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ISO 11151-1:2000(E)
1)
In consequence this part of ISO 11151 promulgates two classes of quality . Class A optics are designed for intra-
cavity optics, output couplers and for components used in areas of extremely high power (energy) density. Class A
optics have significantly tighter form tolerance (3/.) and surface imperfection tolerance (5/.) figures than do Class
B optics. It should also be noted that the surface dig and pit critical dimensions for laser-induced damage are �/10
to 10�, where� is the wavelength of operation of the laser.
The differences between the material/fabrication tolerances for flat circular windows, WC, flat output couplers, OC,
and flat mirrors, MF, and those for optical flats, OF, are due to the far higher fabrication tolerances for the latter and
the fact that there is only one fabrication tolerance irrespective of the component diameter. The parallelism
�5
fabrication tolerances are (0� 10)�� (angular seconds) for optical flats, while they are 15 � (angular minutes) for
�1
the other components. This is because optical flats are designed to generate constructive interference within the
component, while the others aim to minimize this effect.
Table 2 — Material and surface fabrication tolerances for lenses
Diameter Material tolerances Working tolerances
mm
Stress Bubbles and Inhomo- Class A Class B Centring Class A Class B
birefringence inclusions geneity surface surface surface surface
and striae form form imperfection imperfection
0/. 1/. 2/. 3/. 3/. 4/. 5/. 5/.
5to15 10 2 � 0,063 2;4 –(0,2/0,2) –(0,4/0,4) 2� 1 � 0,016 1 � 0,063
>15to30 10 3 � 0,063 2;4 –(0,3/0,3) –(0,6/0,6) 1 � 0,016 1 � 0,063
2�
>30to51 10 3 � 0,100 2;3 –(0,5/0,5) –(1,0/1,0) 2� 2 � 0,016 2 � 0,063
> 51 to 102 10 5 � 0,100 2;3 –(0,6/0,6) –(1,0/1,0) 3 � 0,016 3 � 0,063
2�
Table 3 — Material and surface fabrication tolerances for mirrors (except output couplers)
Diameter Material tolerances Working tolerances
mm Stress Bubbles and Inhomo- Class A Class B Centring Class A Class B
birefringence inclusions geneity surface surface surface surface
and striae form form imperfection imperfection
0/. 1/. 2/. 3/. 3/. 4/. 5/. 5/.
5to15 10 NA NA –(0,2/0,2) –(0,4/0,4)
2
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11151-1
Première édition
2000-06-15
Lasers et équipements associés aux
lasers — Composants optiques
standards —
Partie 1:
Composants pour les plages spectrales UV,
visible et proche de l’infrarouge
Lasers and laser-related equipment — Standard optical components —
Part 1: Components for the UV, visible and near-infrared spectral ranges
Numéro de référence
ISO 11151-1:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 11151-1:2000(F)
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Imprimé en Suisse
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ISO 11151-1:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2Références normatives .1
3 Code des composants concernés .2
4Matériaux .2
5 Prescriptions relatives à la qualité.3
6Tolérances dimensionnelles.5
6.1 Dimensions préférentielles.5
6.2 Diamètre des composants optiques circulaires.8
6.3 Courbure des miroirs et des coupleurs de sortie .8
6.4 Fenêtres rectangulaires et elliptiques .8
6.5 Distance focale.8
7 Aire soumise à l'essai .8
8Désignation pour la commande .9
9Revêtement.10
10 Emballage.10
Annexe A (informative) Unitésimpériales .11
Bibliographie .12
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ISO 11151-1:2000(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 confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
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.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments delaprésente partie de l’ISO 11151 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.
La Norme internationale ISO 11151-1 a étéélaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et instruments
d'optique, sous-comité SC 9, Systèmes électro-optiques.
L'ISO 11151 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Lasers et équipements associés aux
lasers — Composants optiques standards:
� Partie 1 : Composants pour les plages spectrales UV, visible et proche de l'infrarouge
� Partie 2: Composants pour la plage spectrale infrarouge
L’annexe A de la présente partie de l’ISO 11151 est donnée uniquement à titre d’information.
iv © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11151-1:2000(F)
Introduction
Les lasers sont employés dans une large gamme d'applications parmi lesquelles, la médecine, le traitement des
matériaux, la technologie de l'information et la métrologie. La plupart des lasers renferment des fenêtres et miroirs
optiques (cavité interne), et la plupart des systèmes au laser utilisent une série de fenêtres, de dispositifs de
fractionnement des rayons, de déflecteurs, de miroirs et de lentilles. Ces composants utilisésdansles lasers à
haute puissance, ainsi que dans les applications associées à ces derniers, doivent résister à des valeurs extrêmes
de densité de puissance et/ou d'énergie, afin d'éviter les endommagements induits par rayonnement laser et afin
que les spécifications de leurs composants exigent davantage de rigueur que pour les composants employés dans
les applications à basse puissance.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11151-1:2000(F)
Lasers et équipements associés aux lasers — Composants
optiques standards —
Partie 1:
Composants pour les plages spectrales UV, visible et proche de
l'infrarouge
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 11151 spécifie les exigences pour les composants pour laser utilisés dans les plages
spectrales proche de l'UV, visible et proche de l'infrarouge, pour les longueurs d'onde entre 190 nm et 2 100 nm, et
vise à faciliter la fourniture de pièces détachées
� en spécifiant des classes de dimensions et de tolérances préférentielles, d'où une réduction de la variété des
types;
� en normalisant les spécifications et en éliminant les entraves au commerce;
� en établissant une désignation agréée à des fins de commande.
La présente partie de l’ISO 11151 couvre les substrats plans, plan-sphériques et sphériques, les lentilles et les
composants optiques qui sont considérésspécifiquement comme des composants optiques normalisés, proposés
dans les catalogues des fabricants et censés être utilisés avec des lasers.
La présente partie de l’ISO 11151 concerne les descriptions de composants, les matériaux employés, les
dimensions physiques et les tolérances de fabrication (y compris le traitement, la courbure et le parallélisme des
surfaces). Bien que la plupart, mais non la totalité, de ces composants, fassent l'objet d'un revêtement (totalement
réfléchissant, partiellement réfléchissant ou anti-réfléchissant) avant leur incorporation au système laser, la
présente partie de l’ISO 11151 n'énonce aucune recommandation ayant trait à la spécification des revêtements.
NOTE Dans le cas des composants optiques utilisés dans la plage spectrale infrarouge (> 2 100 nm), se reporter à
l'ISO 11151-2. Pour la spécification et l'essai des revêtements optiques, se reporter aux Normes internationales de la série
ISO 9211.
2Références 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 partie de l'ISO 11151. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 11151 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 l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 9211-1:1994, Optique et instruments d'optique — Traitements optiques — Partie 1: Définitions.
ISO 9211-2:1994, Optique et instruments d'optique — Traitements optiques — Partie 2: Propriétés optiques.
© ISO 2000 – Tous droits réservés 1
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ISO 11151-1:2000(F)
ISO 10110-1:1996, Optique et instruments d'optique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes
optiques — Partie 1: Généralités.
ISO 11151-2:2000, Lasers et équipements associésaux lasers — Composants optiques standards — Partie 2:
Composants pour la plage spectrale infrarouge.
3 Code des composants concernés
Le Tableau 1 spécifie les codes pour les composants auxquels s’applique la présente partie de l'ISO 11151.
Tableau 1 — Codes des composants
Type de composant Code
Plans optiques OF
Fenêtres circulaires planes WC
Fenêtres elliptiques planes WE
Fenêtres rectangulaires planes WR
Coupleurs de sortie plans OC
Miroirs plans MF
Miroirs convexes MX
Miroirs concaves MV
Lentilles plan-convexes PX
Lentilles plan-concaves PV
Lentilles symétriques biconvexes BX
Lentilles symétriques biconcaves BV
4Matériaux
La présente partie de l’ISO 11151 concerne les composants employés dans les plages de longueur d'onde proche
de l'ultraviolet, visible et proche de l'infrarouge, comprises entre 190 nm et 2 100 nm. Il est possible d'utiliser une
large gamme de matériaux, dont les suivants:
� verre borosilicate Crown;
� silice fondue;
� silice fondue, qualité UV;
� fluorure de calcium.
Compte tenu de la grande diversité des matériaux disponibles, l'utilisation de numéros de code spécifiques pour
chaque matériau n'a pas été formalisée. Les fabricants et concepteurs doivent par conséquent spécifier la nature
exacte des matériaux utilisés/requis. La spécification de matériaux doit être donnée comme indiqué au
paragraphe 4.7 de l'ISO 10110-1:1996. En cas d'utilisation/spécification de matériaux biréfringents, il est
nécessaire de fixer les orientations de l'axe optique par rapport aux axes géométriques du composant.
2 © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 11151-1:2000(F)
5 Prescriptions relatives à la qualité
Les spécifications préférentielles et les classes pour le matériau et la qualité de surface sont indiquées aux
Tableaux 2 à 6, en utilisant la terminologie conforme à l'ISO 10110, parties 1 à 7. La classe de qualitéà utiliser
pour les composants pour lasers est en général plus élevée que celle de l'optique générale. Il y a également des
exigences de qualité différentes pour l'optique utilisée à l'intérieur d'une cavité laser (utilisation intracavité)et à
l'extérieur d'une cavité laser, en raison des densitésd'énergie et de puissance extrêmement élevée à l'intérieur
d'une cavité laser, et de la possibilité de dommage due au laser.
1)
En conséquence, la présente partie de l’ISO 11151 instaure deux classes de qualité . Les optiques de classe A
sont conçues pour les optiques intracavité, les coupleurs de sortie et pour les composants utilisés dans des zones
de densité de puissance (énergie) extrêmement grande. Les optiques de classe A ont des tolérances de formes
(3/.) et des tolérances d'imperfection de surface (5/.) nettement plus serrées que celles des optiques de
classe B. Il convient également de noter que les dimensions critiques des creusements et fissures de surface, pour
les endommagements induits par rayon laser, sont comprises entre�/10 et 10�,où � est la longueur d'onde de
fonctionnement du laser.
Les différences entre les tolérances du matériau et de la surface utile pour les fenêtres circulaires planes, WC, les
coupleurs de sortie plans, OC, les miroirs plans, MF, et celles des plans optiques, OF, sont dues au fait que les
tolérances de la surface utile de ces derniers sont nettement plus grandes et qu'il n'y a qu'une tolérance de la
surface utile indépendante du diamètre du composant. Les tolérances de parallélisme en fabrication sont de
�5
(0� 10)�� (secondes) pour les plans optiques au lieu de 15 � (minutes) pour les autres composants. Ceci est dû
�1
au fait que les plans optiques sont conçus pour créer des interférences au sein du composant, alors que les autres
composants sont censés minimiser cet effet.
Tableau 2 — Tolérances du matériau et de fabrication des surfaces pour les lentilles
Diamètre Tolérances du matériau Tolérances de la surface utile
mm Contrainte Bulles et Hétéro- Forme de Forme de Centrage Imperfection Imperfection
de inclusions généité et surface de surface de de surface de de surface
biréfrin- stries classe A classe B classe A de classe B
gence
0/. 1/. 2/. 3/. 3/. 4/. 5/. 5/.
5 à 15 10 2;4 2'
2 � 0,063 � (0,2/0,2) � (0,4/0,4) 1 � 0,016 1 � 0,063
>15 à 30 10 2;4 2'
3 � 0,063 � (0,3/0,3) � (0,6/0,6) 1 � 0,016 1 � 0,063
>30 à 51 10 2;3 2'
3 � 0,100 � (0,5/0,5) � (1,0/1,0) 2 � 0,016 2 � 0,063
>51 à 10 2;3 2'
5 � 0,100 � (0,6/0,6) � (1,0/1,0) 3 � 0,016 3 � 0,063
102
1) En ce qui concerne les valeurs mentionnées relatives à la classe, on suppose que la plupart des rayonnements incidents
sont diffusés hors du faisceau par l'imperfection. Le cas se présente lorsque l'obscurcissement radiométrique équivaut à celui
de la surface. Si l'imperfection est partiellement transmissive, sa surface réelle peut être supérieure aux dimensions suggérées
par ces valeurs. Une méthode de mesurage de l'obscurcissement radiométrique, nécessaire à la quantification de l'importance
des imperfections d'un point de vue optique, est décrite dans l'ISO
...
Questions, Comments and Discussion
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