《光熱透鏡法弱吸收率測試儀》編制說明

附件2.1

團體標準《光熱透鏡法弱吸收率測試儀》（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

1.1任務來源

近年來，隨著高能激光的發(fā)展，對光學材料提出越來越高的要求，

而光學材料由于制造工藝（生長工藝）、原材料雜質(zhì)的存在，不可避

免的存在吸收。隨著光學材料研究的進一步深入，人們對于材料吸收

系數(shù)的研究越來越深刻。

當用強的激光照射某一透鏡時，該介質(zhì)可將吸收的能量周期性地

轉(zhuǎn)變成熱能，使材料本身及周圍介質(zhì)的溫度升高，從而引起其折射率

的變化，使得透鏡的焦距發(fā)生改變，引起波形變化、退偏等現(xiàn)象產(chǎn)生，

進而使得激光系統(tǒng)不穩(wěn)定。傳統(tǒng)意義的測量方法是無法測量到ppm量

級的吸收系數(shù)，而如此小的吸收系數(shù)就能給激光系統(tǒng)帶來不可想象的

困難。因此，很有必要測量材料的吸收系數(shù)，通過測量吸收系數(shù)一方

面可以為選擇合適的光學材料提供參考，另一方面可以幫助材料生產(chǎn)

廠家在研究造成吸收大的原因時，從源頭上解決吸收問題。

在國內(nèi)，公開售賣光熱透鏡法弱吸收率測試儀的生產(chǎn)商除福晶科

技外，還包括新嘉光科技和北京昊然偉業(yè)光電科技。在國外，光熱透

鏡法弱吸收率測試儀的應用主要集中在一些科研機構(gòu)和高校，被廣泛

應用于材料科學、化學、物理等領(lǐng)域的研究和實驗。目前國內(nèi)外對于

光熱透鏡法弱吸收率測試儀，經(jīng)查無此類相關(guān)的儀器標準。

為推動光熱透鏡法測弱吸收和光熱透鏡法弱吸收率測試儀的使

用，制定光熱透鏡法弱吸收率測試儀的產(chǎn)品標準成為行業(yè)的當務之

急。光熱透鏡法弱吸收率測試儀標準的制定，第一，可明確光熱透鏡

法弱吸收率測試儀的定義及范圍；第二，可規(guī)定統(tǒng)一的技術(shù)標準，規(guī)

范市場；第三，可為用戶選擇合適的光學材料提供依據(jù)以及為研究人

員提供新的測試方法，極大方便了廣大用戶群體。

1.2協(xié)作單位

包括中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、閩都創(chuàng)新實驗室、中國工

程物理研究院化工材料研究所。

1.3主要工作過程

2023年11月，標準牽頭起草單位福建福晶科技股份有限責任公司

聯(lián)合中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、閩都創(chuàng)新實驗室、中國工程物

理研究院化工材料研究所成立標準工作組，并組織線上會議，研究標

準的推進工作和工作計劃。

2023年12月底，標準工作組開展標準的技術(shù)內(nèi)容調(diào)研，并根據(jù)前

期研究成果分析，運用標準化經(jīng)典原理與科學方法，明確標準范圍，

進行深入研究，經(jīng)廣泛討論、充分論證，完成了標準初稿。

2024年1月10日，標準通過了中國光學光電子行業(yè)協(xié)會立項評審

會并于次日在全國團體標準信息平臺和中國光學光電子行業(yè)協(xié)會官

網(wǎng)進行公示（中光協(xié)〔2024〕002號）。

2024年1月13日，根據(jù)立項論證專家的意見，編寫工作組開展了

標準研制工作討論會，開展了光熱透鏡法弱吸收率測試儀定標方法的

補充調(diào)研。

2024年2月5日，組織了標準草案的線上工作討論會，進一步針對

標準框架和技術(shù)內(nèi)容展開技術(shù)研討，征求各相關(guān)方意見。

2024年3月4日，編寫工作組根據(jù)研討意見，研制形成“光熱透鏡

法弱吸收率測試儀”團體標準征求意見稿及編制說明。

1.4標準起草人及其工作

標準牽頭起草單位福建福晶科技股份有限責任公司負責組建制

標小組、布置標準起草內(nèi)容、參與草案討論、標準初稿撰寫和修改及

標準申請材料遞交工作；中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、閩都創(chuàng)新

實驗室、中國工程物理研究院化工材料研究所負責參與草案討論并提

出相應修改意見。

二、標準編制原則和確定主要內(nèi)容

（如主要技術(shù)指標、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)

則等）的論據(jù)（包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。修訂標準時，應增列新舊標

準指標、水平的對比；

2.1編制原則

(1)具有行業(yè)特點，指標及其對應的分析方法要積極參照采用

國家標準和行業(yè)標準。

(2)標準具有科學性、先進性和可操作性。

(3)結(jié)合行業(yè)實際情況和產(chǎn)品特點。

(4)與相關(guān)標準法規(guī)協(xié)調(diào)一致。

(5)促進行業(yè)健康發(fā)展與技術(shù)進步。

2.2標準內(nèi)容的論據(jù)

2.2.1.標準名稱

本標準名稱為《光熱透鏡法弱吸收率測試儀》，英文全稱為

Photothermal-LensingAbsorptionMeasuringInstrument(簡稱為PLI)。

2.2.2.標準范圍

本文件規(guī)定了光熱透鏡法弱吸收率吸收測試儀的儀器原理、要

求、試驗方法及儀器產(chǎn)品的檢驗標準、標志、包裝、運輸及貯存、質(zhì)

量保證。

本文件適用于透射構(gòu)型的光熱透鏡法弱吸收率測試儀，對使用該

類弱吸收儀進行日常的科研工作，還是在儀器的生產(chǎn)制造提供總體指

南。

2.2.3.術(shù)語

本標準明確了激光光學元件吸收相關(guān)的定義，與弱吸收測試儀器

的性能指標。其中對光熱透鏡法弱吸收率測試儀、吸收、測試儀性能

的定義均結(jié)合了相關(guān)文獻和標準的描述，對本標準中的關(guān)鍵術(shù)語：光

熱透鏡法弱吸收率測試儀、吸收、吸收率、吸收分布、（儀器）重復

性、（儀器）穩(wěn)定性進行說明。

（1）光熱透鏡法弱吸收率測試儀

本標準定義了以光熱透鏡法為原理而設(shè)計，針對激光晶體、光學

元件等的弱吸收特性的測量的儀器為光熱透鏡法弱吸收率測試儀。

（2）吸收、吸收率、吸收分布、吸收率分布

國際標準ISO23701：2023《光子和光子學激光器和激光相關(guān)設(shè)

備激光光學元件光熱吸收測量和成像技術(shù)》中對吸收、吸收率、吸

收分布、吸收率分布的定義為：吸收（absorption）為激光光學元件

吸收的輻射通量；吸收率（absorptance）為吸收輻射通量與輸入輻射

通量的比值；吸收分布（absorptiondistribution）/吸收率分布

（absorptancedistribution）為測量的吸收/吸收率與樣品位置的函數(shù)。

本標準引用此定義。

（3）重復性

國家標準《GB/T13966-2013分析儀器術(shù)語》中對儀器重復性

的定義：用相同的方法、相同的式樣，在相同的條件下測得的一系列

結(jié)果之間的一致程度，用相對標準差RSD表示。

本標準引用此定義。

（4）穩(wěn)定性

國家標準《GB/T13966-2013分析儀器術(shù)語》中對儀器穩(wěn)定性

的定義：在規(guī)定工作條件下，輸入保持不變，在規(guī)定時間內(nèi)儀器示值

保持不變的能力，用相對極差RR表示。

本標準引用此定義。

2.2.4.原理

本標準介紹了光熱透鏡法測量弱吸收的原理和光熱透鏡弱吸收

儀探測構(gòu)型可以實現(xiàn)的探測種類。

國際標準ISO23701：2023中指出在典型的光熱透鏡測量構(gòu)型中，

一束未聚焦的泵浦激光輻照在樣品表面，由于吸收激光束能量而產(chǎn)生

表面形變分布或體內(nèi)折射率梯度分布，使得這一被照射區(qū)域類似一個

負透鏡（或正透鏡）。用另一束未聚焦的探測光束輻照在相同區(qū)域，

反射或者透射的探測光束中心光強的改變就代表光熱信號。這種探測

光光強的變化可以通過一個針孔光電探測器（一個光電探測器前方帶

一個小孔光闌）來探測。

以上測量激光光學元件吸收和吸收分布的光熱方法被稱為光熱

透鏡（或熱透鏡TL）。當要區(qū)分表面吸收和體吸收時，則應當選擇

透射式測量構(gòu)型。

2.2.5.要求

在確定技術(shù)指標項目和要求時，通過對收集的相關(guān)國家、行業(yè)標

準和文獻報道的研究分析，考慮標準的引用的優(yōu)先性和儀器行業(yè)的適

用性，提出儀器設(shè)計使用和生產(chǎn)制造的規(guī)范。

（1）儀器正常工作條件

儀器應在適合于產(chǎn)品目標用途的環(huán)境條件下進行工作，確保工作

結(jié)果準確性?！禦B∕T047-2020檢驗檢測機構(gòu)管理和技術(shù)能力評價

設(shè)施和環(huán)境通用要求》中明確當檢驗檢測工作對環(huán)境溫度和濕度無特

殊要求是，工作環(huán)境的溫度宜維持在16℃~26℃，相對濕度宜維持在

30%~65%。結(jié)合以上標準和科研生產(chǎn)中的經(jīng)驗，應考慮的因素包括：

適宜的環(huán)境溫度——15℃~35℃可保證激光器、功率計等設(shè)備正

常運行，避免過大的溫度波動影響光熱技術(shù)的測量結(jié)果；

合適的相對濕度——維持在30%~65%，避免晶體潮解，電子設(shè)備

損耗故障；

無明顯煙塵——減少灰塵等對光路的影響，造成光學元件損壞；

無影響儀器使用的振動和電磁干擾——避免光路偏移和測量誤

差。

（2）使用性能

根據(jù)儀器原理和使用特性，光熱透鏡弱吸收測試儀應具有相應系

統(tǒng)和功能設(shè)置，以實現(xiàn)測量。光熱吸收測量設(shè)備由泵浦激光光源、探

測激光光源、樣品位移平臺、信號探測單元和數(shù)據(jù)采集和處理單元等

部分組成。

（3）泵浦激光、探測光源、光學斬波器、鎖相放大器

國際標準ISO23701：2023《光子和光子學激光器和激光相關(guān)設(shè)

備激光光學元件光熱吸收測量和成像技術(shù)》中指出：泵浦光束的調(diào)

制頻率、泵浦光束與探測光束之間的間距、探測距離（即從被測樣品

到光電探測器的距離）以及光電探測器的橫向位置等參數(shù)都需要仔細

調(diào)節(jié)，以獲取最大的光熱信號幅值和信噪比。

本標準結(jié)合以上原則與儀器原理，對泵浦激光、探測光源、光學

斬波器、鎖相放大器等主要儀器設(shè)備進行規(guī)范。

（4）性能特性

據(jù)國家標準《GB/T13966-2013分析儀器術(shù)語》中針對儀器重復

性和穩(wěn)定性定義，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的應用經(jīng)驗，對光熱透鏡法弱吸收

率測試儀的性能特性進行規(guī)范：重復性表征值RDS≤5%，穩(wěn)定性表征

值RR≤10%。

（5）安全要求

在適合于產(chǎn)品目標用途的所有預期工作條件下，激光產(chǎn)品應符合

國家標準《GB7247.1-2012激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類、

要求》規(guī)定的安全要求。

國家標準《GB7247.1-2012激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分

類、要求》指出：根據(jù)制造廠商確定的安全類別,在激光產(chǎn)品內(nèi)部需

采取一定的安全措施。制造廠商應確保那些負責激光產(chǎn)品和激光系統(tǒng)

分類的人員接受相應水平的培訓,從而使他們充分理解分類方案的內(nèi)

容。安全措施要求細節(jié)詳見GB7247.1-2012。

國家標準《GB7247.1-2012激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分

類、要求》指出：每臺激光產(chǎn)品根據(jù)下列各條要求帶有標記。在激光

產(chǎn)品的使用、維護或檢修期間,標記按其目的必須耐用,永久固定,字

跡清楚,明顯可見。標記要求細節(jié)詳見GB7247.1-2012。

（6）儀器外觀

推薦性國家標準《GB/T12519-2021分析儀器通用技術(shù)條件》中

提出：儀器的外觀和結(jié)構(gòu)應滿足（a）外觀整潔、色測均勻、無毛刺；

（b）銘牌及標志應耐久和清晰，內(nèi)容符合相關(guān)法規(guī)、標準的要求；

（c）緊固件不應松動、各種調(diào)節(jié)件靈活，功能正常；（d）儀器可拆

部分應能方便的拆裝。

本標準結(jié)合上述內(nèi)容與本儀器特性提出外觀標準要求。

（7）運輸、運輸貯存

推薦性國家標準《GB/T25480-2010儀器儀表運輸、貯存基本環(huán)

境條件及試驗方法》在第3章提出儀器儀表的運輸、貯存基本環(huán)境條

件應按照產(chǎn)品校準的要求，選用相應的基本環(huán)境條件分級額定值。在

第5章提出儀器包裝運輸、貯存的檢驗規(guī)則。

本標準應用上述標準內(nèi)容。

2.2.6.試驗方法

儀器實驗過程包括準備儀器正常工作條件、搭建儀器系統(tǒng)、設(shè)置

儀器參數(shù)、標定系統(tǒng)、調(diào)節(jié)光路開始測試、記錄信號、對信號進行標

定、根據(jù)要求對樣品不同位置掃描獲得吸收分布。

魯江濤等在《物理學報》發(fā)表的《單層膜體吸收與界面吸收研究》

中指出：熱透鏡方法是一種相對測量…采用相對測量的的處理方法可

能會帶來一定誤差，因為測量得到的吸收可以看成是實際絕對吸收值

乘以一個相對系數(shù)δ得到。對于本實驗而言，由于測量吸收所用的參

數(shù)相同，而且薄膜的吸收量級也類似，相對系數(shù)δ應該相同…這種處

理不會改變界面吸收和體吸收的相對大小，對于吸收系數(shù)和消光系統(tǒng)

的影響也只是δ倍數(shù)的影響。因此使用NewportFRQ-ND02金屬中性

密度濾光片（1064nm處標稱吸收值為22.2%）作為標片，進行校準。

據(jù)國際標準ISO23701：2023《光子和光子學激光器和激光相

關(guān)設(shè)備激光光學元件光熱吸收測量和成像技術(shù)》：光熱信號幅值與

被測樣品的吸收率和泵浦光功率成正比。本標準引用其中的公式對獲

得的信號值進行計算，獲得吸收值。

2.2.7.檢驗規(guī)則

《GB/T29252-2012實驗室儀器和設(shè)備質(zhì)量檢驗規(guī)則》中定義了

對儀器設(shè)備的出廠檢驗和定型檢驗。本標準結(jié)合上述標準和儀器特性

提出相關(guān)標準。

三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預

期的經(jīng)濟效果。

本標準規(guī)定了光熱透鏡法弱吸收率測試儀的儀器原理和裝置組

成，儀器的性能特性、安全和檢驗要求。

本標準給出的光熱透鏡法弱吸收率測試儀的光熱方法，在國內(nèi)外

廣泛應用于激光晶體、光學元件等的弱吸收測量和吸收分布，儀器裝

置經(jīng)實踐檢驗為對弱吸收靈敏度較高的弱吸收測量儀器，經(jīng)反復的數(shù)

據(jù)積累和技術(shù)優(yōu)化，可快速高效應用于科研和企業(yè)的性能研究和質(zhì)量

控制。

經(jīng)本標準規(guī)范的光熱透鏡法弱吸收率測試儀，將與國際先進標準

接軌，其吸收測量和成像結(jié)果在國際上具有可比性，利于國內(nèi)外的學

術(shù)交流和光學產(chǎn)品的流通，同時亦可推動光熱透鏡法弱吸收率測試儀

儀器產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。

四、采用國際標準和國外先進標準的情況（包括采用對象的選取、

采標一致性程度的確定、與采標對象差異的原因，與國際、國外同類

標準水平的對比情況），或與測試的國外樣品樣機的有關(guān)數(shù)據(jù)的對比

情況；

本標準的制定主要參考了國際標準ISO23701：2023《光子和光

子學激光器和激光相關(guān)設(shè)備激光光學元件光熱吸收測量和成像技

術(shù)》，其中部分一些關(guān)鍵指標結(jié)合儀器的實際情況和適用性進行了適

當?shù)恼{(diào)整。

五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系；

本標準內(nèi)容符合國家現(xiàn)行法律、法規(guī)要求。

六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)；

本標準的制定過程中未出現(xiàn)重大的分歧意見。

七、標準性質(zhì)的建議,特別是對建議批為強制性標準的理由應充

分；

本標準建議為推薦性標準。

八、貫徹標準的要求和建議措施；

標準起草組組織撰寫標準宣貫材料，組織標準宣貫培訓，促進標

準順利實施。

九、廢止現(xiàn)行有關(guān)標準的建議；

無。

十、其他應予以說明的事項。

無。

《**》標準編制工作組

2024-02-20

附件2.1

團體標準《光熱透鏡法弱吸收率測試儀》（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

1.1任務來源

近年來，隨著高能激光的發(fā)展，對光學材料提出越來越高的要求，

而光學材料由于制造工藝（生長工藝）、原材料雜質(zhì)的存在，不可避

免的存在吸收。隨著光學材料研究的進一步深入，人們對于材料吸收

系數(shù)的研究越來越深刻。

當用強的激光照射某一透鏡時，該介質(zhì)可將吸收的能量周期性地

轉(zhuǎn)變成熱能，使材料本身及周圍介質(zhì)的溫度升高，從而引起其折射率

的變化，使得透鏡的焦距發(fā)生改變，引起波形變化、退偏等現(xiàn)象產(chǎn)生，

進而使得激光系統(tǒng)不穩(wěn)定。傳統(tǒng)意義的測量方法是無法測量到ppm量

級的吸收系數(shù)，而如此小的吸收系數(shù)就能給激光系統(tǒng)帶來不可想象的

困難。因此，很有必要測量材料的吸收系數(shù)，通過測量吸收系數(shù)一方

面可以為選擇合