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国防军工计量技术规范
JJF（军工）273—2020
激光峰值功率计校准规范
Calibration SpecificationforLaserPeakPower meters
2021-04-01实施
2020-10-19发布
国家国防科技工业局发布 JJF（军工）273—2020
本规范起草人：
桑鹏 （国防科技工业光学一级计量站）吴磊 （国防科技工业光学一级计量站）黎高平 （国防科技工业光学一级计量站）吉晓 （国防科技工业光学一级计量站）于东钰 （国防科技工业光学一级计量站）阴万宏 （国防科技工业光学一级计量站）段园园 （国防科技工业光学一级计量站） JJF（军工）273—2020
目录
1.范围. 2引用文件. 3术语和定义， 4概述... 4.1原理. 4.2构造.. 4.3分类及用途 5计量特性... 5.1修正系数.. 5.2非线性度. 6校准条件. 6.1环境条件. 6.2校准用设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法. 8校准结果的处理， 9复校时间间隔.. 附录A测量不确定度评定附录B原始记录参考格式附录C校准证书内容..
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4 JJF（军工）273—2020
激光峰值功率计校准规范
1范围
本校准规范适用于脉冲宽度（0.2～20）ns，激光波长（0.35～1.1）um的激光峰值功率计的校准。其它波长的激光峰值功率计的校准也可参照执行。 2引用文件
本规范引用了下列文件： GJB/J3352一98脉冲激光峰值功率计检定规程凡是注日期的引用文件，仅注日期版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其
最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范 3术语和定义
波形积分面积：是脉冲激光器波形面积对时间的积分。由高速探测器及示波器接收到激光脉冲序列，脉冲信号经过高速光电转换为电压信号所需要的时间，单位为nV·s或pV·s等。 4概述 4.1原理
激光峰值功率计是用来测试激光峰值功率值的仪器，通过测试相关分量参数，包括峰
值电压值、波形峰值电压极大值、以及脉冲波形积分面积，根据公式P=计算而得到的。 4.2构造
S
激光峰值功率计由功率传感器和功率指示器两部分组成，功率传感器可将能量信号转换成电信号，功率指示器可直接显示激光峰值功率值。激光峰值功率计是用来测试激光峰值功率值的仪器，通常激光光源有不同的脉冲宽度，本规范只涉及（0.2～20）ns脉冲宽度激光峰值功率计校准。 4.3分类及用途
国防军工
激光峰值功率计按照显示类型分为：读取响应电压值，或直接读取峰值功率值，其中直接读取峰值功率值最为常用
激光峰值功率计主要用于测量脉冲激光光源的峰值功率值。 5计量特性 5.1修正系数激光脉冲宽度：（0.2～20）ns 测量范围：0.5GW~5TW 修正系数测量不确定度：脉冲宽度（0.2~1）ns Urel=8% (k=2)
脉冲宽度（1~20）ns Urel=5% (k=2)
5.2非线性度 JJF（军工）273—2020
非线性度：±3% 6校准条件 6.1环境条件
a）环境温度：20℃土5℃； b）相对湿度：20%～80%RH： .c）实验室应无明显的气流、无剧烈振动和影响测量结果的电磁场干扰： d）供电电源：电压220V士11V，频率50Hz土1Hz。 6.2校准用设备
校准设备必须经过计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。 6.2.1激光光源
波长：（0.35~1.1）um；脉冲宽度：（0.2~20）ns；光源稳定度：优于5%。
6.2.2标准激光能量计
测量范围：（0.2～20）kJ 测量不确定度：Urer=2%（k=2）
6.2.3示波器
带宽：（2～20）GHz 测量不确定度：U=5%（k=2）
6.2.4光电探测器
上升时间：≤100ps 相对误差：0.5%
7.1校准项目 7.1.1修正系数 7.1.2非线性度 7.2校准方法 7.2.1激光峰值功率计修正系数校准
a）激光峰值功率计修正系数校准装置如图1所示。打开激光器，探测器，标准能量计、 示波器等设备预热10min以上，按图1所示调整好测试光路；
b）使脉冲激光辐射经过衰减片后全部入射到标准激光能量计内，分束后的激光进入光电探测器内。
c）测试开始，用示波器读取并记录峰值电压Vm和波形积分面积S数值，用标准能量计读取并记录能量显示值9。
2 JJF（军工）273—2020
被校准峰值功率计
-.. V
激光器
衰减片
分束镜 C
标准激光能量计
波形采集系统
光电探测器
计算机处理系统 Y
图1激光峰值功率计修正系数校准装置框图
d）计算峰值功率值，按照公式（1）可计算得到激光脉冲峰值功率值Pm。 需测试能量值O光电探测器，光电探测器及示波器测量得到波形峰值电压极大值Vm
和波形积分面积S，可按照公式（1）计算出峰值功率Pm
Pm = Vmg
(1)
S
式中： Pm- 脉冲激光峰值功率，W； Vm 波形峰值电压极大值，mV； Q——标准激光能量值，kJ; S—脉冲波形积分面积，V.s。 e）移去标准激光能量计，换上被校激光峰值功率计，并使激光辐射全部入射到激光峰
值功率计的探测器内，并记录被测激光峰值功率计的峰值功率值Pml。
f）计算得到峰值功率值P，读取被测激光峰值功率值Pml，按照公式（2）得到修正系数C。
C= Pm
(2)
Pml
g）重复a)~f)步骤6次，取平均值作为激光峰值功率计的修正系数。 7.2.2激光峰值功率计非线性度
a）按照图1所示校准原理，将被校准激光峰值功率计放入光路。 b）在满量程的0.1和满量程的0.9能量值下分别对被校准激光峰值功率计进行测试，得
到被校准能量计的修正系数。
c）按照公式（3）计算得到能量计的非线性度S： JJF（军工）273—2020
[Coα- -1×100% Co.1
(3)
S
式中：Co.9和Co.1分别为满量程0.1倍和0.9倍能量的示值修正系数， 8校准结果的处理
校准结束后应出具校准证书。校准证书应准确、客观地报告校准结果，校准结果以校准数据、校准曲线等形式给出。校准证书应包括委托方要求的、说明校准结果所必需的和所用方要求的全部信息。 9复校时间间隔
激光峰值功率计的复校时间间隔一般不超过12个月。由于各复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况而定，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
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国防军工 JJF（军工）273—2020
附录A
测量不确定度评定
A.1峰值功率计测量不确定度评定 A.1.1 数学模型
Pu= Vmo/
(A.1)
/s
式中： Pm——脉冲激光峰值功率，MW; Vm波形峰值电压极大值，mV； Q——标准激光能量值，J; S—脉冲波形积分面积，nV·s。
A.2测量不确定度来源分析
光电采样法通过激光能量及光电采样法得到的激光波形计算得到激光峰值功率，脉冲激光峰值功率测量不确定度主要来源有：
a）激光能量引入的测量不确定度u1; b）光电探测器示波器波带宽形测量引入的测量不确定度u2 光电采样法（0.2～20）ns激光脉冲宽度测量不确定度的半宽度为13.9ps，约为32ps。
在测量1ns激光脉冲波形时，由公式得到其不确定度分量u2=1.0%；在测量20ns激光脉冲波形时，光电采样法的相对测量不确定度最小，采用均匀分布计算得到其不确定度分量 u2=0.1%
c）光电探测器示波器幅值测量线性引入的测量不确定度u3； d）测量重复性引入的测量不确定度u4; e）波形面积测量引入的不确定度us. 以1ns测量为例，将以上不确定度分量及扩展不确定度计算结果列表如下：
表A.1光电采样法（1~20）ns脉冲激光峰值功率测量不确定度分量预估结果
测量不确定度值%
测量不确定度激光能量测量(u)
自由度 9 12 12 9 5 Vef=10
2.0 0.1~1.0 0.5 0.8
光电探测器示波器波形测量(u2) 光电探测器示波器幅值测量(u3)
线性测量重复性(u4) 脉冲波形积分面积(us) 合成标准不确定度uc
0.5 2.27~2.48
查表得到to.9s(10)=2.23，取ko.95=2.23，得到测量（1～20）ns时，扩展不确定度
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