"ГОСТ Р 59422.2-2021 (ИСО 11151-2:2015). Национальный стандарт Российской Федерации. Оптика и фотоника. Лазеры и лазерное оборудование. Стандартные оптические элементы. Часть 2. Стандартные оптические элементы для лазерного оборудования, работающего в инфракрасной области спектра. Общие технические требования"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 24.09.2021 N 1013-ст)

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИИФООЛИОС ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") и Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего образования "Национальный исследовательский Университет ИТМО" (Университет ИТМО) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 296 "Оптика и фотоника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 сентября 2021 г. N 1013-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 11151-2:2015 "Лазеры и лазерное оборудование. Стандартные оптические компоненты. Часть 2. Компоненты для инфракрасного спектрального диапазона" (ISO 11151-2:2015 "Lasers and laser-related equipment - Standard optical components - Part 2: Components for the infrared spectral range", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4.2 и 4.3); включения дополнительного раздела 3; исключения введения и отдельных положений, которые дублируются по тексту стандарта; изменения содержания отдельных структурных элементов (разделы 5, 10, библиография).

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет особенностей российской национальной стандартизации. При этом дополнительные слова, фразы, ссылки, другие внесенные дополнения и изменения выделены в тексте курсивом.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на стандартные оптические элементы с плоскими, плоскосферическими и сферическими поверхностями, включая подложки и линзы (далее - элементы), применяемые в лазерном оборудовании, работающем в ближней и средней инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн от 2,1 до 15 мкм, и устанавливает общие технические требования к ним.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО 9211-1 Оптика и оптические приборы. Покрытия оптические. Часть 1. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 9211-2 Оптика и оптические приборы. Покрытия оптические. Часть 2. Оптические свойства

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Обозначения типов элементов представлены в таблице 1.

В настоящем стандарте установлен один класс качества элементов.

Примечания

1 В настоящем стандарте значения допусков размеров дефектов установлены с учетом того, что часть падающего излучения рассеивается на неоднородностях поверхностей элементов, т.е. потери на рассеивание пропорциональны площади рассеивания.

2 Если дефекты частично пропускают падающее излучение, то значение его фактической площади рассеивания может быть больше указанного значения. Методы контроля дефектов поверхности элементов установлены в ГОСТ Р 59420.

Допуски показателей качества материалов и обработки поверхностей элементов приведены в таблицах 2 и 3 с учетом [1] - [5].

Допуски показателей качества материала и обработки поверхностей применимы ко всем элементам, на которые распространяется настоящий стандарт. Допуски показателей качества материала не применяют к элементам, поверхности которых полностью отражают падающее излучение.

К элементам IWC и IOC установлены одинаковые допуски показателей качества материала и обработки поверхностей.

Критические размеры дефектов (выколок и царапин) на поверхностях элементов для обеспечения лазерной лучевой стойкости должны находиться в диапазоне от до , где - длина волны излучения лазера.

Размеры элементов указывают в единицах Международной системы единиц (СИ). В отдельных случаях допускается указывать размеры элементов во внесистемных единицах (дюймах). Пример применения внесистемных единиц измерения для обозначения размеров элементов приведен в приложении A.

При серийном производстве размеры изготовляемых элементов должны соответствовать размерам, установленным в настоящем стандарте. Допускается изготовлять элементы других размеров в соответствии с требованиями нормативного документа на лазерное оборудование конкретной марки.

Схематическое изображение элементов различных типов с указанием размеров, устанавливаемых настоящим стандартом, приведено на рисунке 1.

Размеры и допуски элементов, указанные на рисунке 1, приведены в таблице 4.

К круглым элементам относятся окна, зеркала и линзы. Размеры и допуски диаметров круглых элементов приведены в таблице 4.

Лазерные зеркала и выходные зеркала резонатора изготовляют, как правило, с плоскими поверхностями. Допускается изготовлять лазерные зеркала и выходные зеркала со сферическими поверхностями. Для зеркал со сферическими поверхностями указывают радиусы кривизны поверхностей в условном обозначении как "второй размер" в соответствии с требованиями, установленными в разделе 9. Радиус кривизны поверхности устанавливают в нормативном документе на элемент конкретного типа с учетом того, что его значение не может быть меньше половины диаметра подложки. Стандартный допуск радиуса кривизны поверхности элементов составляет +/- 2%.

Размеры и допуски прямоугольных и эллиптических окон, указанные на рисунке 1, приведены в таблице 4. В условном обозначении наименьший размер прямоугольных и эллиптических окон указывают так же, как диаметр круглых элементов, наибольший размер - как "второй размер". В условном обозначении эллиптических окон "второй размер" указывают, как угол падения лазерного излучения, под которым будет использован элемент. Допуски всех линейных размеров прямоугольных и эллиптических окон - (0,00/-0,20) мм.

В настоящем стандарте не установлены значения фокусного расстояния линз. Значение фокусного расстояния устанавливают в нормативных документах на линзы конкретных типов и указывают в условном обозначении. Заднее фокусное расстояние линзы указывают в миллиметрах для излучения длиной волны 10,6 мкм. Стандартный допуск фокусного расстояния составляет +/- 2%. Размеры заднего фокусного расстояния линз указаны в таблице 5.

Значения радиуса кривизны поверхности элементов, поверхности которых полностью отражают падающее излучение, приведены в таблице 6.

В условном обозначении элемента дополнительно указывают заднее фокусное расстояние [расстояние от вершины преломляющей (отражающей) поверхности до заднего фокуса].

Примечания

1 Ограничения по значениям фокусного расстояния не установлены, за исключением того, что радиус кривизны поверхности не может быть меньше половины диаметра линзы. Радиус кривизны поверхности r тонких плоско-вогнутых и плоско-выпуклых тонких линз вычисляют по формуле

где n - показатель преломления материала линзы;

f - фокусное расстояние.

Радиус кривизны поверхности r симметричных двояковогнутых и двояковыпуклых тонких линз вычисляют по формуле

Значение фокусного расстояния толстой линзы вычисляют по формуле

где n - показатель преломления материала линзы;

n₀ - показатель преломления среды, окружающей линзу;

r₁ - радиус кривизны поверхности, которая ближе к источнику излучения (дальше от задней фокальной плоскости);

r₂ - радиус кривизны поверхности, которая дальше от источника излучения (ближе к задней фокальной плоскости);

d - расстояние между сферическими поверхностями линзы вдоль оптической оси, т.е. толщина линзы.

В формуле (3) значение радиуса кривизны поверхности r₁ положительное, если поверхность линзы выпуклая, и отрицательное, если поверхность линзы вогнутая. Значение радиуса кривизны поверхности r₂ положительное, если поверхность линзы вогнутая, и отрицательное, если поверхность линзы выпуклая.

2 Значение заднего фокусного расстояния в направлении распространения луча вычисляют для однородного поперечного распределения излучения диаметром 90% от диаметра апертуры.

В настоящем стандарте не установлены значения толщины линз и зеркал, т.к. значение толщины зависит от термомеханических свойств материала подложки. В условном обозначении элемента указывают толщину края в миллиметрах (см. раздел 9). Стандартный допуск толщины края линз и зеркал составляет +/- 0,3 мм.

Требования к элементам по толщине края установлены только для плоско-выпуклых и плоско-вогнутых линз. Для других линз значение толщины края должно быть указано в нормативном документе на элемент конкретного типа.

Качество поверхности элементов по показателям, указанным в таблице 2, контролируют в центральной части элемента в пределах 90% диаметра элемента (для круглых элементов) или боковой длины (для прямоугольных и эллиптических элементов).

Основное условное обозначение элемента состоит из основных знаков, обозначающих следующие признаки:

ГОСТ Р/(обозначение типа элемента) (размер диаметра)/(второй размер)/(толщина края).

Пример условного обозначения плоского круглого окна диаметром 25 мм и толщиной 10 мм для использования в лазерном резонаторе:

Расшифровка условного обозначения:

IWC**//** - обозначение типа элемента (круглое окно с плоскими поверхностями для использования в лазерном оборудовании, работающем в инфракрасной области спектра);

***25//** - диаметр 25,0 мм, допуск 0,00/-0,2 мм;

*****//10 - толщина 10,0 мм, допуск +/- 0,3 мм.

Пример условного обозначения двояковыпуклой симметричной линзы диаметром 50 мм, фокусным расстоянием 500 мм и толщиной края 4 мм:

Расшифровка условного обозначения:

IBX**/***/* - обозначение типа элемента (двояковыпуклая симметричная линза для использования в лазерном оборудовании, работающем в инфракрасной области спектра);

***50/***/* - диаметр 50 мм, допуск 0,00/-0,15 мм;

*****/500/* - фокусное расстояние 500 мм, допуск +/- 2%;

*****/***/4 - толщина края 4 мм, допуск +/- 0,2 мм.

Пример условного обозначения эллиптического окна с плоскими поверхностями, наименьший размер которого составляет 15 мм, наибольший размер - 24 мм, толщина - 2 мм:

Расшифровка условного обозначения:

IWE**/**/* - обозначение типа элемента (эллиптическое окно с плоскими поверхностями для использования в лазерном оборудовании, работающем в инфракрасной области спектра);

***15/**/* - наименьший размер 15 мм, допуск 0,00/-0,2 мм;

*****/57°/* - использование под углом падения лазерного излучения 57°;

*****/**/2 - толщина 2 мм, допуск +/- 0,3 мм.

Пример условного обозначения прямоугольного окна с плоскими поверхностями размерами 10 x 16 x 2 мм:

Расшифровка условного обозначения:

IWR**/**/* - обозначение типа элемента (прямоугольное окно с плоскими поверхностями для использования в лазерном оборудовании, работающем в инфракрасной области спектра);

***10/**/* - наименьший размер 10 мм, допуск 0,00/-0,20 мм;

*****/16/* - наибольший размер 16 мм, допуск 0,00/-0,20 мм;

*****/**/2 - толщина 2 мм, допуск +/- 0,3 мм.

Пример условного обозначения зеркала с вогнутой поверхностью диаметром 25 мм, толщиной 10 мм и радиусом кривизны 50 мм для использования в лазерном резонаторе:

Расшифровка условного обозначения:

IMV**/**/** - обозначение типа элемента (зеркало с вогнутой поверхностью);

***20/**/** - диаметр 20 мм, допуск 0,00/-0,2 мм;

*****/50/** - радиус кривизны 50 мм, допуск +/- 2%;

*****/**/10 - толщина 10 мм, допуск +/- 0,3 мм.

Требования к упаковке должны быть установлены в нормативном документе на элемент конкретного типа. На тару с элементом должна быть наклеена этикетка, содержащая:

a) обозначение элемента в соответствии с настоящим стандартом;

b) материал элемента;

c) характеристики покрытия (при наличии);

d) инструкции по обращению при транспортировании и хранении;

e) потенциальную опасность (например, токсичность/канцерогенность).

Примечание - Если элемент и/или его покрытие являются токсичными, опасными или гигроскопичными, то данные сведения указывают на этикетке.

Размеры элементов должны быть указаны в единицах СИ с целью обеспечения экономии производственных ресурсов и минимизации расходов на производство. Некоторые изготовители (в зависимости от страны/фирмы) указывают размеры элементов, используя внесистемные единицы. Соответствие размеров элементов, указываемых во внесистемных единицах, размерам, установленным в настоящем стандарте и указываемым в единицах СИ, приведено в таблице A.1.

Пример условного обозначения с применением внесистемных единиц плоского круглого окна диаметром 1 дюйм и толщиной 0,25 дюйма для использования в резонаторе лазера:

Размеры заднего фокусного расстояния элементов должны быть указаны в единицах СИ. Размеры заднего фокусного расстояния элементов приведены в таблице A.2.