中华人民共和国国家标准
GB/T42403—2023
激光器和激光相关设备激光光谱特性测量方法
Lasers and laser-related equipment-
Test methods for the spectral characteristics of lasers
(IS0 13695 :2004,Optics and photonics—Lasers and laser-related equipment-
Test methods for the spectral characteristics of lasers , MOD)
2023-03-17发布
2023-10-01实施 目 次
前言范围
1
2规范性引用文件
术语和定义符号和缩略语
3
4.
5波长和带宽的测量 5.1 测试准备 5.2 低分辨力测量 5.3高分辨力测量 6波长稳定性测量 6.1波长与工作条件的相关性· 6.2单频激光器的波长稳定性.· 7测试报告附录A（资料性）空气的折射率：附录B（资料性）光栅单色仪及其附件的选择准则 校准附录C（资料性）法布里-珀罗干涉仪的选择准则参考文献
10
13
13
13 16
17
19 20 前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO13695：2004《光学与光子学激光器和激光相关设备激光光谱特性测量
方法》。
本文件与ISO13695：2004相比做了下述结构调整：
删除了ISO13695：2004的第5章，ISO13695：2004的第6章～第8章对应本文件的第5章～第7章；
—ISO136952004的6.1～6.4合并为本文件的5.1，ISO13695：2004的6.5、6.6分别对应为本文件的5.2、5.3。 本文件与ISO13695：2004的技术差异及其原因如下：
用规范性引用的GB/T15313替换了ISO11145，以适应我国的技术条件，增加可操作性（见第3章）： -用规范性引用的GB/T27418替换了《测量不确定度的表达指南》（GUM），以适应我国的技术条件、增加可操作性（见第3章）：更改了光谱带宽的定义和符号，同时更改了表1中相应的符号，以适应我国实际使用范围（见 3.11，表1）。
本文件做了下列编辑性改动：
标准名称改为《激光器和激光相关设备激光光谱特性测量方法》：用代替于，用a代替faw以适应行业习惯，用v表示光辐射频率（见3.1，3.8）；增加了光谱辐射功率能量］分布”的许用术语，以适应国内行业术语使用习惯（见3.4）：增加了“光谱带宽定义中的注1和注2，以适应我国实际使用范围（见3.11）：增加了表题（见表1》 一标题由“在空气中测量”更改为“在空气中测量时空气折射率的确定方法”，更符合本条实际内
容（见5.1.5）用入。代替入vac，与3.1规定的符号保持一致（见5.3.5）；更改了f的计算数值，因原文计算结果有误（见A.1）：一更改了分辨本领R的公式，因原文公式有误（见B.1.2）；
更改了RT1的脚标，因原文排版不合理（见B.1.3和B.1.5）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会（SAC/TC103)归口。 本文件起草单位：西南技术物理研究所，中国兵器工业标准化研究所、深圳市星汉激光科技股份有
限公司、电子科技大学、武汉安扬激光技术股份有限公司、中国科学院上海光学精密机械研究所、福建海创光电技术股份有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、帛度光电科技（苏州）有限公司，珠海光库科技股份有限公司。
本文件主要起草人：叶大华、贺也、李彬、杜梦影、周少丰、李斌成、陈抗抗、冯素雅、张哨峰、李刚、 孟凡萍、汪瑶、邓剑钦。 激光器和激光相关设备激光光谱特性测量方法
1范围
本文件描述了激光束的波长、带宽和波长稳定性等光谱特性的测量方法。 本文件适用于连续和脉冲激光束的光谱特性测量。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T15313 激光术语（GB/T15313—2008，ISO11145：2006，MOD） GB/T27418 测量不确定度评定和表示（GB/T27418—2017，ISO/IECGuide98-3:2008，MOD）
3术语和定义
GB/T15313和GB/T27418界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
真空中的波长 wavelength in vacuum Ao 光辐射在真空中传播的波长。 注：对于频率为√的光辐射，真空中的波长入。=c/u，其中c=299792458m/s。
3.2
空气中的波长 wavelength in air Aair 光辐射在空气中传播的波长，与真空中的波长的关系见公式（1）：
Aair=Ao/nair
(1
式中： nair 空气的折射率（见5.1.5）。 注：环境大气的特性，如湿度，压强，温度和成分都影响。因此，在测试报告中给出真空中的波长，或在标准大气
中的波长更好。使用5.1.5中给出的公式，由入和n能计算真空中的波长和标准大气中的波长。
3.3
标准条件下干燥空气中的波长wavelengthin dry airunder standard conditions Astd 光辐射在标准条件下的干燥空气（0%湿度）中传播的波长，与真空中的波长的关系见公式（2：
Astd=Ao/n std
（2) 注：本文件在5.1.5中定义了标准条件下的空气。请注意，文献中有其他各种“标准条件”的报道，因此，有必要在测
试报告中说明引用的标准条件。
3.4
光谱辐射功率［能量］分布spectralradiantpower［energy］distribution 辐射功率［能量］谱密度radiantpower［energy]spectraldensity P（a)[Q(a)] 激光束在da波长范围内传播的辐射功率dPa)[或脉冲激光的辐射能量dQ(a）与da的比值，见
公式（3）：
Pa(a)= dP(a) Q(入)= dQ(a)
（3)
da
da
注：激光束在任何波段Alw～Ahiz内所传播的辐射功率（能量）见公式（4）：
Pa(a)da Q= Qda
.(4)
3.5
峰值波长 peak wavelength ap 光谱辐射功率（能量）分布为其最大值时的波长。见图1。
3.6
加权平均波长（阶矩）weightedaveragewavelength（firstmoment) Ag 表示光谱辐射功率（能量）分布的重心的波长，见公式（5）：
Aca)da s(a)da
（5）
式中： S) 连续激光的光谱辐射功率分布P（a），或脉冲激光的光谱辐射能量分布Q（a）。见图1。 注：积分下限入min和积分上限入max的选择见5.1.3.2。
3.7
中心波长 central wavelength 入谱线或模式的波长加权平均值，见公式（6）：
2 I. 7 XI
（6)
式中： Ai I: iminsimax 注1：通常，选择求和区间时，使超出该区间的谱线或模式的相对辐射功率小于位于入，的最强谱线或模式的相对辐
第个谱线或第讠个模式的波长：第元个谱线或第讠个模式的相对辐射功率：分别代表小于和大于入，并且离入。最远的两个谱线或模式。
射功率的1%。
注2：此定义对多模激光器特别有用。
3.8 光速c与平均光辐射频率的比值，见公式（7）：
Aay=c/va
*(7)
注：平均光辐射频率v能直接测量，例如通过外差测量方法（见5.3.5）。
3.9
均方根光谱辐射带宽（二阶矩）RMSspectralradiationbandwidth（secondmoment） AA 光谱辐射功率（能量)分布的二阶矩，见公式（8）：
(
（8)
S(a)da
式中： S（a）一一连续激光的光谱辐射功率分布P（a），或脉冲激光的光谱辐射能量分布Qa（a》。见图1。 注：积分下限入mm和积分上限入mx的选择见5.1.3.2。
3.10
均方根光谱带宽 RMS spectral bandwidth AArms 均方根带宽定义见公式（9），参见图1。
Z- I (a. -A)
arm
(9)
I
式中： Ai I: X imingimax 分别代表小于和大于入。并且离入。最远的两个谱线或模式。 注1：通常，选择求和区间时，使超出该区间的谱线或模式的相对辐射功率小于位于入。的最强谱线或模式的相对辐
第i个谱线或第讠个模式的波长；第讠个谱线或第个模式的相对辐射功率：中心波长；
一
射功率的1%。
注2：此定义特别适用于多模激光器。 3.11
光谱带宽 spectral bandwidth Au 光谱辐射功率（能量）分布是其峰值的u%时，波长之间的最大差值。 注1：半高宽光谱带宽（FWHMspectralbandwidth），△aH：光谱辐射功率C能量）分布是其峰值的一半时，波长之间
的最大差值。见图1。半高宽光谱带宽也称为3dB光谱带宽。通常，没有特别说明百分比的光谱带宽是指半高宽光谱带宽AAH。
注2：20dB带宽（20dBspectralbandwidth），A^20dB：光谱辐射功率（能量）分布是其峰值的1%时，波长之间的最大
差值。
3.12
谱线宽spectral linewidth AAL 在波长范围内光谱辐射功率（能量)分布是其峰值的一半时，在波长范围内波长之间的最大
差值。见图1。
注：谱线宽△AL与半高宽光谱带宽AAH相似，但为单模（纵模）或在波长范围内具有明确可区分和标识的光谱特 3.13
模式间距 mode spacing Fmap [Smsp] 相邻两个纵模之间的间隔，用频率（Fmap）［波长（Smp）表示。见图1。
% 100
50
A. 1
Ag2p
AA
标引序号说明：
一波长。
A
图1激光的光谱特性 参数定义图解
3.14
纵模数 number of longitudinal modes N.m 指定带宽（通常是均方根光谱带宽△Arms）内的纵模的数量。
3.15
边模抑制比 side-mode suppression ratio 位于入。的最强模式的相对辐射功率I。与位于入。的第二强模式的相对辐射功率I。的比值，见公
式(10)：
SMS =10lg(
*.（10)
如图2所示。 注：在实践中，认为SMS等于最强和第二强模式的光谱分布的峰值的比值，见公式（11)：
SMS = 10lg[3(a.] [s(a)
(1l)
s(a,)
s(a.)
式中：
一波长。
A-