Rewolucyjna metoda pomiaru mocy optycznej
LaseryŚwiatła wszelkiego rodzaju i o różnym natężeniu są wszechobecne, od wskaźników do chirurgii oka, przez wiązki światła, po metale używane do cięcia tkanin odzieżowych i wielu innych produktów. Są one wykorzystywane w drukarkach, systemach przechowywania danych ikomunikacja optyczna; Zastosowania produkcyjne, takie jak spawanie; Broń wojskowa i strzelnice; Sprzęt medyczny; Istnieje wiele innych zastosowań. Im ważniejsza jest rola, jaką odgrywalaser, tym pilniejsza jest potrzeba precyzyjnej kalibracji jego mocy wyjściowej.
Tradycyjne techniki pomiaru mocy lasera wymagają urządzenia, które może absorbować całą energię wiązki w postaci ciepła. Mierząc zmianę temperatury, naukowcy mogą obliczyć moc lasera.
Jednak do tej pory nie było możliwości dokładnego pomiaru mocy lasera w czasie rzeczywistym podczas produkcji, na przykład podczas cięcia lub topienia przedmiotu. Bez tych informacji niektórzy producenci musieliby poświęcić więcej czasu i pieniędzy na ocenę, czy ich części spełniają specyfikacje produkcyjne po zakończeniu produkcji.
Ciśnienie promieniowania rozwiązuje ten problem. Światło nie ma masy, ale ma pęd, który nadaje mu siłę, gdy uderza w obiekt. Siła wiązki laserowej o mocy 1 kilowata (kW) jest niewielka, ale zauważalna – mniej więcej równa wadze ziarenka piasku. Naukowcy opracowali rewolucyjną technikę pomiaru dużych i małych ilości mocy świetlnej poprzez wykrywanie ciśnienia promieniowania wywieranego przez światło na lustro. Manometr promieniowania (RPPM) jest przeznaczony do pomiarów dużej mocy.źródła światłaUżywając precyzyjnej wagi laboratoryjnej z lustrami odbijającymi 99,999% światła. Gdy wiązka lasera odbija się od lustra, waga rejestruje wywierane przez nią ciśnienie. Pomiar siły jest następnie przekształcany na pomiar mocy.
Im wyższa moc wiązki laserowej, tym większe przesunięcie reflektora. Dzięki precyzyjnemu wykrywaniu wielkości tego przemieszczenia naukowcy mogą precyzyjnie zmierzyć moc wiązki. Występujące naprężenie może być bardzo minimalne. Super silna wiązka o mocy 100 kilowatów wywiera siłę w zakresie 68 miligramów. Dokładny pomiar ciśnienia promieniowania przy znacznie niższej mocy wymaga wysoce złożonej konstrukcji i ciągłego doskonalenia inżynierii. Teraz oferuje oryginalny projekt RPPM dla laserów o wyższej mocy. Jednocześnie zespół naukowców opracowuje instrument nowej generacji o nazwie Beam Box, który poprawi RPPM poprzez proste pomiary mocy lasera online i rozszerzenie zakresu detekcji do niższej mocy. Inną technologią opracowaną we wczesnych prototypach jest Smart Mirror, która dodatkowo zmniejszy rozmiar miernika i zapewni możliwość wykrywania bardzo małych ilości mocy. Docelowo rozszerzy ona dokładne pomiary ciśnienia promieniowania do poziomów stosowanych przez fale radiowe lub wiązki mikrofalowe, które obecnie poważnie nie są w stanie mierzyć dokładnie.
Wyższą moc lasera zazwyczaj mierzy się, kierując wiązkę na określoną ilość krążącej wody i wykrywając wzrost temperatury. Zbiorniki mogą być duże, a mobilność stanowi problem. Kalibracja zazwyczaj wymaga przesłania lasera do standardowego laboratorium. Kolejną wadą jest ryzyko uszkodzenia instrumentu detekcyjnego przez wiązkę laserową, którą ma mierzyć. Różne modele ciśnienia promieniowania mogą wyeliminować te problemy i umożliwić dokładne pomiary mocy w miejscu użytkowania.
Czas publikacji: 31 lipca 2024 r.