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。
序章
光学部品は、十分に高いエネルギーまたは出力のレーザー照射によって損傷を受ける可能性があります。特定のレーザー照射レベルとレーザー光源の動作モードでは、通常、レーザーによる損傷の可能性は、バルクよりもコンポーネントの表面の方が高くなります。したがって、光学部品の限界値は、光学特性に影響を与えるためにコーティングされる可能性のあるその表面の損傷閾値によってしばしば与えられます。コンポーネントのバルクの電界強度が自己集束、干渉、散乱、またはその他の効果によって増強された場合、バルクの損傷が観察されます。また、介在物、転位、色中心、不均一性などの欠陥によって、光学部品の大部分のパワー処理能力が低下する可能性があります。単一レーザー パルスによる損傷は、多くの場合、コーティングの欠陥または機械的応力、表面の汚染、または光吸収によって引き起こされ、表面の壊滅的な加熱につながります。複数パルス動作の場合、熱加熱と歪みによって引き起こされる可逆的なメカニズムだけでなく、エージング、微小損傷、湿気による損傷、および欠陥の生成または移動によって引き起こされる不可逆的な損傷メカニズムも観察されます。この国際規格のさまざまな部分は、レーザービームの影響下での光学部品の光学面およびバルクの不可逆的な損傷の決定に関係しています。環境条件に応じて、損傷は材料特性とレーザーパラメータ、特に波長、スポットサイズ、照射時間の関数です。
ISO 21254 のこの部分は、レーザー誘起損傷閾値 (LIDT) の測定の基礎と一般原則に専念しています。 ISO 21254-1, ISO 21254-2, および ISO 21254-3 に記載されている装置および測定プロトコルに基づいて、ISO 21254 のこのパートでは、さまざまな条件下での損傷試験の手順を概説しています。 1 対 1 および S 対 1 の損傷しきい値を決定するためのプロトコルは、ISO 21254-2 に記載されています。 1 対 1 試験は、試料表面の露出していない各部位に 1 ショットのレーザー放射を使用する損傷閾値測定手順です。これとは対照的に、S-on-1 測定プログラムは、試験片表面の露出していない各部位に適用される一定のエネルギー密度を持つ一連のパルスに基づいています。このテストは、典型的なアプリケーションでのサンプルの動作条件を反映していますが、1 対 1 の測定プロトコルと比較して、S 対 1 のテストに必要な実験的労力は大幅に高くなります。 ISO 21254-3 は、光学面の出力またはエネルギー密度処理能力の保証に重点を置いており、テストに合格したサンプルは損傷を受けません。 ISO/TR 21254-4 は、損傷検出方法と試験面の検査を考慮したもので、ISO 21254-1 を補完するテクニカル レポートです。
警告 — 損傷データの外挿は、レーザー誘起損傷閾値の過大評価につながる可能性があります。有毒物質 (例: ZnSe, GaAs, CdTe, ThF 4 、カルコゲナイド、Be, Cr, Ni) の場合、深刻な健康被害につながる可能性があります。詳細なコメントについては、付録 A を参照してください。
Introduction
Optical components can be damaged by laser irradiation of sufficiently high energy or power. At any specified laser irradiation level and operation mode of the laser source, the probability for laser damage is usually higher for the surface of a component than for the bulk. Thus, the limiting value of an optical component is frequently given by the damage threshold of its surface which might be coated to influence the optical properties. Bulk damage is observed if the electrical field strength in the bulk of the component is enhanced by self-focusing, interference, scattering or other effects. Also, imperfections, such as inclusions, dislocations, colour centres or inhomogeneities, can reduce the power-handling capability in the bulk of an optical component. Damage by single laser pulses is often induced by defects or mechanical stress in the coating, contamination of the surface, or optical absorption, leading to catastrophic heating of the surface. For multiple-pulse operation, not only reversible mechanisms induced by thermal heating and distortion but also irreversible damage mechanisms induced by ageing, microdamage, moisture damage and generation or migration of defects are observed. The various parts of this International Standard are concerned with the determination of irreversible damage of the optical surfaces and the bulk of an optical component under the influence of a laser beam. Depending on the environmental conditions, damage is a function of the material properties and the laser parameters, in particular wavelength, spot size and irradiation duration.
This part of ISO 21254 is dedicated to the fundamentals and general principles of the measurement of laser-induced damage thresholds (LIDTs). On the basis of the apparatus and measurement protocols described in ISO 21254-1, ISO 21254-2 and ISO 21254-3, this part of ISO 21254 outlines procedures for damage testing under different conditions. The protocols for the determination of the 1-on-1 and S-on-1 damage thresholds are described in ISO 21254-2. The 1-on-1 test is a damage threshold measurement procedure that uses one shot of laser radiation on each unexposed site on the specimen surface. In contrast to this, the S-on-1 measurement programme is based on a series of pulses with constant energy density applied to each unexposed site of the specimen surface. This test reflects the operational conditions of the sample in typical applications but, compared to the 1-on-1 measurement protocol, the experimental effort necessary for S-on-1 tests is significantly higher. ISO 21254-3 concentrates on the assurance of the power or energy density handling capability of optical surfaces, leaving samples that pass the test undamaged. ISO/TR 21254-4, which considers damage detection methods and the inspection of tested surfaces, is a Technical Report which complements ISO 21254-1.
WARNING — The extrapolation of damage data can lead to an overestimation of the laser-induced damage threshold. In the case of toxic materials (e.g. ZnSe, GaAs, CdTe, ThF4, chalcogenides, Be, Cr, Ni), this can lead to serious health hazards. See Annex A for further comments.