この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の開発に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令で説明されています。 1. 特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令の編集規則に従って作成されました。 2 ( www.iso.org/directives を参照)
このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。
規格の自主的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .
このドキュメントは、欧州標準化委員会 (CEN) 技術委員会 CEN/TC 123, レーザーおよびフォトニクスと協力して、技術委員会 ISO/TC 172, 光学およびフォトニクス、小委員会 SC 9, レーザーおよび電気光学システムによって作成されました。 ISOとCENの間の技術協力に関する協定（ウィーン協定）に従って。
この第 3 版は、技術的に改訂された第 2 版 (ISO 12005:2003) を取り消して置き換えるものです。
主な変更点は次のとおりです。
- 4.5（結果の分析）の記述ミスを修正しました。
- 「偏光度」と「直線偏光度」の定義を明確にした。
- 消光比の定義を変更。
- 以前の 3., 3., および 3.5 (楕円率) は、これらの用語は定義が異なるために混乱を招き、このドキュメントでは必ずしも必要ではないため、削除されました。以前の 3.11 (ストークス パラメータ) は、測定と分析で使用されていないため、削除され、附属書 A に移動されました。
序章
このドキュメントでは、レーザー ビームの偏光状態を決定する方法について説明します。
このドキュメントは、発散角の大きいレーザーから放出されるものを含め、十分に偏光されたレーザー ビームに適用されます。ただし、分極状態の決定にさらに完全性が必要な場合は、より高度な分析デバイスを使用する必要があります。このドキュメントの範囲内ではありませんが、そのようなデバイスの動作原理は、その場合に必要なストークス パラメータの説明とともに、付録 A に記載されています。
1 スコープ
このドキュメントでは、連続波 (cw) レーザーからのビームの偏光状態と、可能な場合は常に偏光度を決定するための、最小限の機器で比較的迅速かつ簡単な方法を指定します。電場ベクトルの向きがパルスごとに変化しない場合、繰り返しパルスレーザーにも適用できます。
このドキュメントでは、(完全または部分的に) 直線偏光されたレーザー ビームの場合の電界ベクトル振動の方向を決定する方法も指定します。レーザー放射は準単色であり、測定の目的に対して十分に安定していると想定されます。このドキュメントは、断面積全体で均一な偏光を持つ放射に適用されます。
偏光状態の知識は、たとえば、そのようなレーザーのビームが偏光依存デバイス (偏光保持ファイバーなど) と結合される場合など、発散角の大きいレーザーの一部のアプリケーションにとって非常に重要です。このドキュメントは、狭くほぼコリメートされたレーザー ビームだけでなく、高度に発散するビームや大きな開口を持つビームにも適用できます。
2 参考文献
以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、本文で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
3 用語と定義
このドキュメントの目的のために、ISO 11145, CIE 059-1984 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。
3.1
分極化
特定の方向への電場ベクトルの振動の制限
注記 1:これは基本的な現象であり、電磁放射は横方向の波動である、つまり振動は伝搬方向に対して直角であるという概念によって説明できます。これらの振動は電界ベクトルの振動であると考えるのが通例です。
3.2
偏光状態
直線、円形、楕円形、または非偏光としての 偏光 (3.1) の分類
3.3
楕円率角
e
<楕円偏光放射> 正または負の符号が右回りまたは左回りの楕円 偏光 (3.1) を示す 偏光 (3.1) 楕円の長半軸aに対する短半軸bの符号付き比を正接とする角度。それぞれ;つまり、tan ε = ± b/ a
注記1:偏波楕円は、放射伝搬方向に対して横断面内の電界ベクトルの終点の動きによって記述される (附属書 A を参照)
注記 2:楕円率の角度は - 45° ≤ ε ≤ + 45° に制限されます。 ε = ± 45° の場合、偏光は円形であり、 ε = 0° の場合、偏光は線形です (付録 A を参照)
3.4
方位角
Φ
偏光 (3.1) 楕円の長半軸と伝搬方向に垂直な基準軸との間の角度。
注記 1方位角は - 90° ≤ Φ ≤ + 90° に制限される (附属書 A を参照)
3.5
直線偏光子
入射光の状態及び偏光度 （3.9） に関係なく，出力が直線偏光される光学装置。
3.6
消光比
re
<linear polarizer> 直線偏光子の品質の尺度 (3.5)
(1)
| () | は最大透過率（反射率） | |
| () | 最小透過率 (反射率) | |
| 直線偏光子を通る (からの) 放射パワー (エネルギー) の |
(2)
3.7
rp
偏光比
(3)
ここで、 Pmax ( Qmax ) とPmin ( Qmin ) は、回転偏光子の角度を変えたときの 直線偏光子 (3.5) を通過する最大放射パワー (エネルギー) と最小放射パワー (エネルギー) です。注記測定されたビームパワーPmax及びPmin並びに測定されたビームエネルギーQmax及びQminは 4.4.2 に規定されている。
3.8
四分の一波長板
完全に偏光された入射放射ビームを 2 つの直交偏光成分に分解し、それらの間に 90° の位相シフトを導入する光学デバイス。
3.9
偏光度
p
全ビームパワー（またはエネルギー）に対する完全偏光成分のビームパワー（またはエネルギー）の比率
3.10
直線偏光度
pL
(4)
注記測定されたビームパワーPmax及びPmin並びに測定されたビームエネルギーQmax及びQminは 4.4.2 に規定されている。
参考文献
| [1] | Azzam RMA, 光の偏光状態を測定するための 4 つの光検出器の配置。 Opt.レット。 1985年、10 pp. 309–311 |
| [2] | Azzam RMA, Lopez AG, 不完全な偏光光学素子を使用した 4 検出器光偏光計の正確な校正。 J. Opt. Soc.で。 A. 1989, 6 pp. 1513-1521 |
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, 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, 2 (see www.iso.org/directives ).
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. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
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 third edition cancels and replaces the second edition (ISO 12005:2003), which has been technically revised.
The main changes are as follows:
- Description errors in 4.5 (Analysis of the results) were corrected.
- Definitions of the “degree of polarization” and the “degree of linear polarization” were made clear.
- Definition of extinction ratio was changed.
- Previous 3.3 (direction of polarization), 3.4 (plane of polarization), and 3.5 (ellipticity) were deleted, because these terms are confusing due to the different definitions, and they are not necessarily required for this document. Previous 3.11 (Stokes parameters) was deleted and moved to Annex A, because they are not used in the measurement and analysis.
Introduction
This document deals with a method for determining the polarization state of a laser beam.
This document is applicable for well-polarized laser beams, including those emitted by lasers with a high divergence angle. However, if more completeness in the determination of the polarization status is required, the use of a more sophisticated analysing device is necessary. Although not within the scope of this document, the principle of operation of such devices is given in Annex A, together with a description of the Stokes parameters which are needed in that case.
1 Scope
This document specifies a method, which is a relatively quick and simple method with minimum equipment, for determining the polarization status and, whenever possible, the degree of polarization of the beam from a continuous wave (cw) laser. It can also be applied to repetitively pulsed lasers, if their electric field vector orientation does not change from pulse to pulse.
This document also specifies the method for determining the direction of the electric-field vector oscillation in the case of (completely or partially) linearly polarized laser beams. It is assumed that the laser radiation is quasimonochromatic and sufficiently stable for the purpose of the measurement. This document is applicable to radiation that has uniform polarization over its cross-sectional area.
The knowledge of the polarization status can be very important for some applications of lasers with a high divergence angle, for instance when the beam of such a laser shall be coupled with polarization dependent devices (e.g. polarization maintaining fibres). This document is applicable not only for a narrow and almost collimated laser beam but also for highly divergent beams as well as for beams with large apertures.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements 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 11554, Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam power, energy and temporal characteristics
- CIE 059-1984, Definitions and Nomenclature, Instrument Polarization
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11145, CIE 059-1984 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.1
polarization
restriction of oscillations of the electric field vector to certain directions
Note 1 to entry: This is a fundamental phenomenon which can be explained by the concept that electromagnetic radiation is a transverse wave motion, i.e. the oscillations are at right angles to the direction of propagation. It is customary to consider these oscillations as being those of the electric field vector.
3.2
state of polarization
classification of polarization (3.1) as linear, circular, elliptical or unpolarized
3.3
ellipticity angle
ε
<elliptically polarized radiation> angle whose tangent is the signed ratio of the minor semiaxis b to the major semiaxis a of the polarization (3.1) ellipse where its positive or negative sign designating the right-handed or left-handed elliptical polarization (3.1) , respectively; i.e. tan ε = ±b/a
Note 1 to entry: The polarization ellipse is described by the motion of the terminal point of the electric field vector in a transverse plane to the direction of radiation propagation (see Annex A).
Note 2 to entry: The ellipticity angle is constrained to - 45° ≤ ε ≤ + 45°. When ε = ± 45° the polarization is circular and when ε = 0° the polarization is linear (see Annex A).
3.4
azimuth
Φ
angle between the major semiaxis of the polarization (3.1) ellipse and a reference axis perpendicular to the direction of propagation
Note 1 to entry: The azimuth is constrained to - 90° ≤ Φ ≤ + 90° (see Annex A).
3.5
linear polarizer
optical device whose output is linearly polarized, without regard to the status and degree of polarization (3.9) of the incident radiation
3.6
extinction ratio
re
<linear polarizer> measure of the quality of the linear polarizer (3.5)
(1)
| () | is the maximum transmittance (reflectance) | |
| () | is the minimum transmittance (reflectance) | |
| of radiant power (energy) through (from) the linear polarizer. |
(2)
3.7
rp
polarization ratio
(3)
where, Pmax (Qmax) and Pmin (Qmin) are the maximum radiant power (energy) and minimum radiant power (energy) passing a linear polarizer (3.5) , when varying the angle of the rotatable polarizerNote 1 to entry: The measured beam powers Pmax and Pmin and measured beam energies Qmax and Qmin are specified in 4.4.2.
3.8
quarter-wave plate
optical device which resolves a completely polarized incident beam of radiation into two orthogonally polarized components and introduces a 90° phase shift between them
3.9
degree of polarization
p
ratio of the beam power (or energy) of the completely polarized component to the total beam power (or energy)
3.10
degree of linear polarization
pL
(4)
Note 1 to entry: The measured beam powers Pmax and Pmin and measured beam energies Qmax and Qmin are specified in 4.4.2.
Bibliography
| [1] | Azzam R.M.A., Arrangement of four photodetectors for measuring the state of polarization of light. Opt. Lett. 1985, 10 pp. 309–311 |
| [2] | Azzam R.M.A., Lopez A.G., Accurate calibration of the four-detector photopolarimeter with imperfect polarizing optical elements. J. Opt. Soc. Am. A. 1989, 6 pp. 1513–1521 |