1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Лазеры и оптические системы" (ООО "ЛОС")

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 17 июля 2025 г. N 770-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 23364:2021 "Оптика и фотоника. Оптические фильтры объемного поглощения" (ISO 23364:2021 "Optics and photonics - Bulk absorption optical filters", NEQ)

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на оптические фильтры объемного поглощения, включая материалы, используемые для производства оптических фильтров объемного поглощения.

Настоящий стандарт устанавливает классификацию оптических фильтров объемного поглощения, общие требования к оптическим фильтрам объемного поглощения и методам измерения основных оптических характеристик, а также правила численного и графического описания спектральных характеристик оптических фильтров объемного поглощения.

Настоящий стандарт не распространяется на оптические фильтры объемного поглощения, используемые в офтальмологической оптике.

Примечание - За исключением тех случаев, когда в описании оптического фильтра объемного поглощения, используемого в офтальмологической оптике, дана прямая ссылка на настоящий стандарт (например, фильтрующие свойства определены согласно настоящему стандарту).

Настоящий стандарт не распространяется на оптические фильтры объемного поглощения, фильтрующие свойства которых достигаются за счет применения оптических покрытий или комбинации свойств оптического покрытия и материала оптического компонента.

Настоящий стандарт не распространяется и не описывает колориметрические параметры фильтров объемного поглощения.

Примечания

1 Колориметрические параметры оптических фильтров объемного поглощения определяют в соответствии ГОСТ 23198 и ГОСТ 7721.

2 Настоящий стандарт не описывает и не учитывает при описании параметров оптических фильтров объемного поглощения эффекты, возникающие при высокой плотности мощности излучения.

3 Требования к оптическим фильтрам объемного поглощения, фильтрующие свойства которых достигаются за счет применения оптических покрытий или комбинации свойств оптического покрытия и материала, устанавливают в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9211-2, ГОСТ Р 59608.3 и ГОСТ Р ИСО 9211-4.

4 Настоящий стандарт не содержит указаний по описанию физико-химических свойств материала (состав, чистота, однородность и т.д.) и требований к методам производства фильтров.

В настоящем стандарте не рассматриваются эффекты, вызванные рассеянием и поляризацией оптического излучения.

Примечание - Рассеяние оптического излучения может оказывать дополнительное влияние на оптические свойства оптических фильтров объемного поглощения.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 7721 Источники света для измерений цвета. Типы. Технические требования. Маркировка

ГОСТ 23198 Источники света электрические. Методы измерений спектральных и цветовых характеристик

ГОСТ Р 59608.3 (ИСО 9211-3:2008) Оптика и фотоника. Покрытия оптические. Часть 3. Классификация по стойкости к воздействию внешних факторов и методы испытаний

ГОСТ Р ИСО 7944 Оптика и оптические приборы. Эталонные значения длин волн

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

ГОСТ Р ИСО 9211-4 Оптика и оптические приборы. Покрытия оптические. Часть 4. Специальные методы испытаний

ГОСТ Р ИСО 24502 Эргономическое проектирование. Требования к яркости и контрастности цветных источников света для людей различных возрастных категорий

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.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 9211-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 оптическая поверхность оптического фильтра объемного поглощения; оптическая поверхность (optical surface of optical bulk absorption filter): Поверхность оптического фильтра объемного поглощения, через которую излучение входит или выходит из оптического фильтра объемного поглощения.

3.2

3.3 толщина оптического фильтра объемного поглощения d (thickness of optical bulk absorption filter d): Геометрическая длина пути, который проходит излучение через оптический фильтр объемного поглощения при нормальном падении на оптическую поверхность фильтра.

Примечание - В случае ненормального падения света на оптическую поверхность толщина фильтра не равна геометрической длине пути света.

3.4 спектральный объемный (внутренний) коэффициент пропускания [spectral internal transmittance ]: Величина определяемая отношением потока монохроматического излучения, достигшего выходной поверхности оптического фильтра объемного поглощения , к потоку монохроматического, излучения, прошедшему через входную поверхность оптического фильтра объемного поглощения .

Примечания

1 Спектральный коэффициент пропускания вычисляют по формуле

где - монохроматический поток излучения, который вышел из оптического фильтра объемного поглощения;

- падающий на оптический фильтр объемного поглощения монохроматический поток излучения.

2 Спектральный коэффициент пропускания зависит не только от свойств материала фильтра, но и от состояния оптических поверхностей.

3 Средний для диапазона длин волн спектральный коэффициент пропускания может быть представлен как среднее значение в диапазоне длин волн от до следующим образом:

где .

4 Спектральный объемный (внутренний) коэффициент пропускания вычисляют по формуле

где - вошедший поток излучения;

- дошедший до выходной грани поток излучения.

5 Различия между спектральным коэффициентом пропускания и спектральным объемным (внутренним) коэффициентом пропускания показаны на рисунке 1.

Примечание - Для наглядности падающий по нормали к поверхности поток излучения показан отклоняющимся от нормали к поверхности.

6 Спектральный объемный коэффициент пропускания используют при описании свойств материала.

7 Для абсорбционных оптических фильтров объемного поглощения с однородным поглощением внутри материала спектральный объемный (внутренний) коэффициент пропускания вычисляют по формуле

где - коэффициент поглощения света;

d - толщина абсорбционного фильтра объемного поглощения.

8 Спектральный объемный (внутренний) коэффициент пропускания для различных толщин фильтра (при нормальном падении потока излучения) вычисляют по формуле

где - спектральный объемный коэффициент пропускания, соответствующий толщине фильтра d₁;

- спектральный объемный коэффициент пропускания, соответствующий толщине фильтра d₂.

3.5 длина волны среза (отсечки) спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания (cut-off wavelength of the spectral internal transmittance ): Длина волны излучения, при которой спектральный объемный коэффициент пропускания имеет значение .

3.6 длина волны среза (отсечки) спектрального коэффициента пропускания (cut-off wavelength of the spectral transmittance ): Длина волны излучения, при который спектральный коэффициент пропускания имеет значение .

3.7 спектральный относительный коэффициент отражения [spectral factor reflection ]: Отношение спектрального коэффициента пропускания к спектральному объемному (внутреннему) коэффициенту пропускания .

Примечания

1 Спектральный относительный коэффициент отражения вычисляют по формуле

2 Если не учитывают диффузное рассеяние, то при нормальном падении на оптический фильтр объемного поглощения спектральный относительный коэффициент отражения вычисляют по формуле

3 Поскольку спектральная зависимость слабовыраженная, то спектральный относительный коэффициент отражения считают постоянным.

4 Если не указано иное, то считают, что спектральный относительный коэффициент отражения указан для эталонной длины волны d-линии гелия 587,6 нм по ГОСТ Р ИСО 7944:

3.8 коэффициент спектральной оптической плотности [spectral optical density ]: Величина, пропорциональная логарифму обратной функции спектрального коэффициента пропускания .

Примечание - Коэффициент спектральной оптической плотности вычисляют по формуле

3.9 спектральный коэффициент поглощения [spectral extinction ]: Величина, пропорциональная обратному логарифму спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания .

Примечания

1 Спектральный коэффициент поглощения вычисляют по формуле

2 Спектральный коэффициент поглощения также обозначают .

3.10 спектральный логарифмический коэффициент пропускания [spectral diabatic transmittance ]: Спектральная характеристика объемного пропускания.

Примечания

1 Спектральный логарифмический коэффициент пропускания вычисляют по формуле

2 Пример представления спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания и спектрального логарифмического коэффициента пропускания приведен в приложении А.

3.11 фотопический коэффициент пропускания (luminous transmittance ): Спектральный коэффициент пропускания с учетом относительной спектральной световой эффективности излучения для человеческого фотопического (дневного зрения) зрения.

Примечания

1 Фотопический коэффициент пропускания вычисляют по формуле

где - длина волны видимого излучения, нм;

- спектральный коэффициент пропускания фильтра;

- относительная спектральная световая эффективность;

- спектральное распределение излучения стандартного осветителя D₆₅ согласно ГОСТ 7721.

2 При измерении фотопического коэффициента пропускания используют стандартные источники света, установленные в ГОСТ 7721 (например D₆₅), или иные источники света, при этом в нормативной документации на оптический фильтр объемного поглощения указывают, на какой длине волне измерен параметр.

3 Значение относительной спектральной световой эффективности - по ГОСТ Р ИСО 24502.

4 Значения произведения спектрального распределения излучения стандартного осветителя D₆₅ и относительной спектральной световой эффективности для различных значений длины волны приведены в приложении Б.

Оптические фильтры объемного поглощения (далее - фильтры) по назначению (в зависимости от спектральной функции фильтра) подразделяют согласно таблице 1.

5.1 Оптические свойства фильтра описывают спектральной функцией. Спектральная функция описывает зависимость спектральной характеристики фильтра от длины волны оптического излучения, отнесенной к оптической длине пути в фильтре (при нормальном падении).

Примечания

1 Для указания спектральной зависимости оптического параметра после параметра в скобках приводят символ длины волны .

2 Для обозначения длины волны также используют волновое число или энергию фотона hv, где h - постоянная Планка, а v - частота.

3 Если не указано иное, то считается, что единицами измерения длины волны являются нанометры, нм, или микрометры, мкм, волнового числа - обратные сантиметры, см^-1, энергии фотона hv - электронвольты, эВ.

5.2 Правила описания спектральных характеристик, устанавливаемых настоящим стандартом, рекомендуется использовать, если иные требования к правилам описания спектральных характеристик фильтров не установлены.

5.3 Для устранения влияния шероховатости поверхности рабочие поверхности фильтра полируют или фильтр погружают в иммерсионную жидкость.

5.4 Поскольку спектральные характеристики фильтров зависят от толщины фильтра d, то при описании спектральных характеристик указывают толщину фильтра, при которой была определена характеристика, или приводят зависимость от толщины, при этом для разных спектральных характеристик может быть установлена разная толщина или зависимость от толщины.

Примечание - Для измерения параметров фильтров с низким коэффициентом пропускания используют образцы для измерений.

5.5 Если в нормативной документации на фильтр не установлены параметры образца для измерений (материал, состояние поверхности, количество в партии и др.), то изготовитель определяет их самостоятельно.

Рекомендации по выбору толщины образцов для измерений приведены в приложении В.

5.6 При описании толщины готового фильтра указывают допуск на толщину. При описании материала допуск на толщину не указывают, а сами параметры описывают в виде зависимости от толщины.

5.7 Если в нормативной документации на фильтр не указан угол падения, то угол падения равен 0°, т.е. падающие лучи перпендикулярны к оптической поверхности фильтра.

Примечание - В настоящем стандарте параметры и характеристики фильтра приведены для случая нормального падения излучения на оптическую поверхность фильтра.

5.8 Если требования к условиям, при которых должны быть проведены измерения спектральных характеристик фильтров, не регламентированы и не установлены, то изготовитель устанавливает их самостоятельно.

Требования к методу и условиям измерения, к средствам измерения и аппаратуре, к характеристикам используемого источника излучения, к условиям падения излучения на фильтр, к образцам для измерений и т.д. устанавливают в нормативной документации на фильтр конкретного типа.

Полнота описания условия измерения, включая используемое оборудование, должна быть достаточной для их повторения.

6.1 Правила численного описания спектральных характеристик , , , A, E, D, 

Общую структуру числового представления спектральной характеристики описывают выражением типа:

минимальное значение < характеристика < максимальное значение.

Примечание - В зависимости от граничных условий вместо знака "<" может быть использован знак "<=".

Если спектральная характеристика имеет ограничение только с одной стороны, то неравенство содержит только два члена.

Каждую спектральную характеристику указывают для определенной длины волны или диапазона длин волн.

При необходимости одна спектральная характеристика может быть указана для разных длин волн или разных диапазонов длин волн.

Разные спектральные характеристики могут быть указаны для разных длин волн или разных диапазонов длин волн.

Для каждой спектральной характеристики указывают толщину фильтра или зависимость от толщины.

В выражение числового описания спектральной характеристики может быть включена информация об изменчивости значений (минимального, максимального или самой характеристики). Для описания линейного изменения используют символ стрелочки "".

Пример - Для описания линейного изменения минимального значения для спектральной характеристики Z в пределах от Z_L,n до Z_L,n+1 в спектральном диапазоне от до , где соответствует минимальному значению Z_L,n, а используют выражение

Основные элементы, необходимые для численного описания спектральных характеристик фильтров, приведены в таблице 2.

Длину волны среза (отсечки) объемного пропускания и длину волны пика объемного пропускания записывают с указанием допусков и :

Если , то численное описание принимает вид:

Для указания нескольких длин волн среза (отсечки) спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания используют апострофы.

Примеры численного описания спектральных характеристик различных типов фильтров приведены в таблице 3.

Графическое описание спектральных характеристик используют для наглядного изображения спектральных характеристик фильтров. На одном рисунке может быть приведено несколько спектральных характеристик.

Примечание - Графики, представленные в настоящем стандарте, приведены в качестве примеров и не являются типовыми или стандартизованными графическими представлениями спектральных характеристик.

В общем случае графическое представление спектральной характеристики представляет собой точечный двухкоординатный график, состоящий:

- из оси абсцисс (ось X), которая является осью длины волны (волнового числа или энергии фотона) и аргументом функции спектральной характеристики;

- оси ординат (ось Y), которая является осью функции спектральной характеристики;

- указания толщины фильтра (или функции, выражающей зависимость от толщины) для приведенной на графике спектральной характеристики.

Максимальные и/или минимальные значения спектральной характеристики (обозначающиеся подстрочными символами U и L) обозначают на графике заштрихованной областью.

Альтернативным вариантом обозначения является маркировка вертикальными треугольниками ( - минимальное значение и - максимальное значение) на обоих краях соответствующей полосы спектральной характеристики. Этот способ маркировки используют для обозначения пределов для разных длин волн.

Средние значения спектральной характеристики указывают на графике в виде текста.

Ограничения длин волн среза (отсечки) обозначают горизонтальными треугольниками ( - для минимального значения и - для максимального значения), приводя их на графике на высоте половины пропускания или половины объемного пропускания.

Спектральные характеристики фильтра в разных спектральных диапазонах могут быть приведены на одном графике. Допускается использование разных масштабов для разных спектральных диапазонов, при этом на графике указывают информацию об использовании разных масштабов.

7.1 Описание спектральной характеристики ослабляющего фильтра ND

Спектральную характеристику ослабляющего фильтра ND описывают функцией ослабления света. На графике приводят минимальное и максимальное значения спектрального коэффициента объемного пропускания [от до ] или минимальное и максимальное значение спектральной оптической плотности.

Общий вид численного описания спектральной характеристики ослабляющего фильтра приводят в виде:

или

Пример графического описания спектральной характеристики ослабляющего фильтра представлен на рисунке 2.

7.2 Описание спектральной характеристики полосопропускающего фильтра BP или полосопоглощающего фильтра BR

Спектральную характеристику полосовых фильтров описывают допустимым максимальным значением спектрального коэффициента объемного пропускания в области поглощения оптического излучения и минимальным значением спектрального коэффициента объемного пропускания в области пропускания оптического излучения.

Примечание - Указание длины волны среза (отсечки) спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания не является обязательным требованием при описании.

Общий вид численного описания спектральной характеристики полосопропускающего (полосопоглощающего) оптического фильтра объемного поглощения приводят в виде:

BP: ; n = 1, 3, 5, ...;

; m = 1, 3, 5, ...;

; k = 1, 3, 5, ...

Примеры графического описания спектральной характеристики полосопропускающего фильтра представлены на рисунках 3 - 5.

7.3 Описание спектральной характеристики длинноволново-пропускающего LP или коротковолново-пропускающего фильтра SP

Спектральную характеристику коротковолново-пропускающего и длинноволново-пропускающего фильтра описывают допустимым максимальным значением спектрального коэффициента объемного пропускания в области поглощения оптического излучения, минимальным значением спектрального коэффициента объемного пропускания в области пропускания оптического излучения и длиной волны среза (отсечки) спектрального объемного (внутреннего) коэффициента пропускания с указанием ее верхнего и нижнего допусков , .

Общий вид численного описания длинноволново-пропускающего фильтра приводят в виде:

LP: ;

; n = 1, 3, 5, ...;

; m = 1, 3, 5, ...

Общий вид численного описания коротковолново-пропускающего фильтра приводят в виде:

SP: ;

; n = 1, 3, 5, ...;

; m = 1, 3, 5, ...

Пример графического описания спектральной характеристики коротковолново-пропускающего фильтра представлен на рисунке 6.

Использование шкалы, нормированной по логарифму, для представления спектрального объемного коэффициента пропускания в виде логарифмического спектрального объемного коэффициента пропускания дает четкое представление в областях минимального/максимального пропускания/поглощения, тогда как применение спектрального коэффициента пропускания позволяет визуализировать только одну из областей.

Примечание - Для понятия "шкала, нормированная по логарифму" не рекомендуется использовать синоним "диабатическая шкала" (diabatic scale).

Пример представления логарифмического спектрального объемного коэффициента пропускания с использованием шкалы, нормированной по логарифму, приведен на рисунке А.1.

Примечание - Различные кривые соответствуют разной толщине оптического фильтра объемного поглощения.

Значения произведения спектрального распределения излучения стандартного осветителя D₆₅ и относительной спектральной световой эффективности для различных значений длины волны приведены в таблице Б.1.

Образец для измерений используют при определении спектральных характеристик фильтров, когда оптическое излучение, выходящее из фильтра, меньше или сравнимо (отличается менее чем в два раза) с погрешностью измерения используемого приемника излучения или со стабильностью энергии/мощности используемого источника излучения.

Значение спектрального объемного коэффициента пропускания фильтра толщиной d₁ вычисляют по формуле

где - спектральный объемный коэффициент пропускания при толщине образца для измерений d₂;

P - коэффициент, учитывающий потери излучения на отражение.

При использовании образца для измерений в погрешность измерения добавляется погрешность измерения толщины образца для измерений. Погрешность измерения спектрального объемного коэффициента пропускания вычисляют по формуле

где - погрешность измерения приемника излучения;

- погрешность измерения толщины образца для измерений.

Использование образцов для измерения, у которых толщина соотносима с погрешностью измерения толщины (отличается меньше, чем в 10 раз), не рекомендуется.

Предпочтительные толщины образцов для измерений d₂ с точки зрения минимизации погрешности измерения, толщина которых определяется с погрешностью , приведены в таблицах В.1 (для случая использования приемника излучения с погрешностью измерения ) и В.2 (для случая использования приемника излучения с погрешностью измерения ).