Rewolucyjna metoda pomiaru mocy optycznej
Laserywszelkiego rodzaju i intensywności, są wszędzie, od wskaźników do chirurgii oka, przez wiązki światła, po metale używane do cięcia tkanin odzieżowych i wielu produktów. Stosowane są w drukarkach, magazynach danych iłączność optyczna; Zastosowania produkcyjne, takie jak spawanie; Broń wojskowa i dystans; sprzęt medyczny; Istnieje wiele innych zastosowań. Tym ważniejszą rolę odgrywalaser, tym pilniejsza jest potrzeba precyzyjnego skalibrowania jego mocy wyjściowej.
Tradycyjne techniki pomiaru mocy lasera wymagają urządzenia, które może pochłonąć całą energię wiązki w postaci ciepła. Mierząc zmianę temperatury, badacze mogą obliczyć moc lasera.
Jednak do tej pory nie było możliwości dokładnego pomiaru mocy lasera w czasie rzeczywistym podczas produkcji, na przykład gdy laser przecina lub topi przedmiot. Bez tych informacji niektórzy producenci będą musieli poświęcić więcej czasu i pieniędzy na ocenę, czy ich części po wyprodukowaniu spełniają specyfikacje produkcyjne.
Ciśnienie promieniowania rozwiązuje ten problem. Światło nie ma masy, ale ma pęd, który nadaje mu siłę, gdy uderza w obiekt. Siła wiązki lasera o mocy 1 kilowata (kW) jest niewielka, ale zauważalna – ma masę mniej więcej ziarnka piasku. Naukowcy opracowali pionierską technikę pomiaru dużych i małych ilości mocy świetlnej poprzez wykrywanie ciśnienia promieniowania wywieranego przez światło na lustro. Manometr promieniowania (RPPM) jest przeznaczony do zastosowań o dużej mocyźródła światłaprzy użyciu bardzo precyzyjnej wagi laboratoryjnej z lusterkami odbijającymi 99,999% światła. Gdy wiązka lasera odbija się od lustra, waga rejestruje wywierane przez nią ciśnienie. Pomiar siły jest następnie konwertowany na pomiar mocy.
Im większa moc wiązki lasera, tym większe przemieszczenie reflektora. Precyzyjnie wykrywając wielkość tego przemieszczenia, naukowcy mogą z czułością zmierzyć moc wiązki. Stres z tym związany może być bardzo minimalny. Supersilna wiązka o mocy 100 kilowatów wywiera siłę w zakresie 68 miligramów. Dokładny pomiar ciśnienia promieniowania przy znacznie niższych mocach wymaga bardzo złożonej konstrukcji i ciągłego doskonalenia inżynierii. Teraz oferuje oryginalną konstrukcję RPPM dla laserów o większej mocy. Jednocześnie zespół badaczy opracowuje instrument nowej generacji o nazwie Beam Box, który poprawi prędkość obrotową na minutę poprzez proste pomiary mocy lasera w trybie online i rozszerzenie zakresu wykrywania do niższej mocy. Inną technologią opracowaną we wczesnych prototypach jest Smart Mirror, która jeszcze bardziej zmniejszy rozmiar miernika i zapewni możliwość wykrywania bardzo małych ilości energii. Ostatecznie rozszerzy to zakres dokładnych pomiarów ciśnienia promieniowania na poziomy stosowane za pomocą fal radiowych lub wiązek mikrofal, w przypadku których obecnie poważnie brakuje możliwości dokładnego pomiaru.
Większą moc lasera mierzy się zazwyczaj poprzez skierowanie wiązki światła na określoną ilość krążącej wody i wykrycie wzrostu temperatury. Zbiorniki, których to dotyczy, mogą być duże, a przenośność może stanowić problem. Kalibracja zwykle wymaga transmisji laserowej do standardowego laboratorium. Kolejna niefortunna wada: przyrząd detekcyjny może zostać uszkodzony przez wiązkę lasera, którą ma mierzyć. Różne modele ciśnienia promieniowania mogą wyeliminować te problemy i umożliwić dokładne pomiary mocy na miejscu użytkownika.
Czas publikacji: 31 lipca 2024 r