Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος

Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος
Λέιζερόλων των τύπων και εντάσεων υπάρχουν παντού, από δείκτες για χειρουργική επέμβαση ματιών έως δέσμες φωτός έως μέταλλα που χρησιμοποιούνται για την κοπή υφασμάτων ρούχων και πολλών προϊόντων. Χρησιμοποιούνται σε εκτυπωτές, αποθήκευση δεδομένων καιοπτικές επικοινωνίες; Κατασκευαστικές εφαρμογές όπως η συγκόλληση. Στρατιωτικά όπλα και βεληνεκές. Ιατρικός εξοπλισμός; Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές. Όσο πιο σημαντικός είναι ο ρόλος που παίζει τολέιζερ, τόσο πιο επείγουσα είναι η ανάγκη ακριβούς βαθμονόμησης της ισχύος εξόδου του.
Οι παραδοσιακές τεχνικές για τη μέτρηση της ισχύος λέιζερ απαιτούν μια συσκευή που μπορεί να απορροφήσει όλη την ενέργεια στη δέσμη ως θερμότητα. Μετρώντας την αλλαγή θερμοκρασίας, οι ερευνητές μπορούν να υπολογίσουν την ισχύ του λέιζερ.
Αλλά μέχρι τώρα, δεν υπήρχε τρόπος να μετρηθεί με ακρίβεια η ισχύς λέιζερ σε πραγματικό χρόνο κατά την κατασκευή, για παράδειγμα, όταν ένα λέιζερ κόβει ή λιώνει ένα αντικείμενο. Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, ορισμένοι κατασκευαστές μπορεί να χρειαστεί να ξοδέψουν περισσότερο χρόνο και χρήμα για να αξιολογήσουν εάν τα εξαρτήματά τους πληρούν τις προδιαγραφές κατασκευής μετά την παραγωγή.
Η πίεση ακτινοβολίας λύνει αυτό το πρόβλημα. Το φως δεν έχει μάζα, αλλά έχει ορμή, η οποία του δίνει δύναμη όταν χτυπά ένα αντικείμενο. Η δύναμη μιας δέσμης λέιζερ 1 κιλοβάτ (kW) είναι μικρή, αλλά αισθητή - περίπου το βάρος ενός κόκκου άμμου. Οι ερευνητές πρωτοστάτησαν σε μια επαναστατική τεχνική για τη μέτρηση μεγάλων και μικρών ποσοτήτων φωτεινής ισχύος ανιχνεύοντας την πίεση ακτινοβολίας που ασκείται από το φως σε έναν καθρέφτη. Το μανόμετρο ακτινοβολίας (RPPM) έχει σχεδιαστεί για υψηλή ισχύπηγές φωτόςχρησιμοποιώντας μια εργαστηριακή ζυγαριά υψηλής ακρίβειας με καθρέφτες ικανούς να αντανακλούν το 99,999% του φωτός. Καθώς η δέσμη λέιζερ αναπηδά από τον καθρέφτη, η ισορροπία καταγράφει την πίεση που ασκεί. Η μέτρηση δύναμης στη συνέχεια μετατρέπεται σε μέτρηση ισχύος.
Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της δέσμης λέιζερ, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του ανακλαστήρα. Ανιχνεύοντας με ακρίβεια την ποσότητα αυτής της μετατόπισης, οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν με ευαισθησία την ισχύ της δέσμης. Το άγχος που προκαλείται μπορεί να είναι πολύ ελάχιστο. Μια υπερισχυρή δέσμη 100 κιλοβάτ ασκεί δύναμη στην περιοχή των 68 χιλιοστόγραμμα. Η ακριβής μέτρηση της πίεσης ακτινοβολίας σε πολύ χαμηλότερη ισχύ απαιτεί εξαιρετικά περίπλοκο σχεδιασμό και συνεχώς βελτιωμένη μηχανική. Τώρα προσφέρει τον αρχικό σχεδιασμό RPPM για λέιζερ υψηλότερης ισχύος. Ταυτόχρονα, η ομάδα των Ερευνητών αναπτύσσει ένα όργανο επόμενης γενιάς που ονομάζεται Beam Box που θα βελτιώσει το RPPM μέσω απλών διαδικτυακών μετρήσεων ισχύος λέιζερ και επεκτείνοντας το εύρος ανίχνευσης σε χαμηλότερη ισχύ. Μια άλλη τεχνολογία που αναπτύχθηκε στα πρώτα πρωτότυπα είναι το Smart Mirror, το οποίο θα μειώσει περαιτέρω το μέγεθος του μετρητή και θα παρέχει τη δυνατότητα ανίχνευσης πολύ μικρών ποσοτήτων ισχύος. Τελικά, θα επεκτείνει τις ακριβείς μετρήσεις πίεσης ακτινοβολίας σε επίπεδα που εφαρμόζονται από ραδιοκύματα ή δέσμες μικροκυμάτων που επί του παρόντος στερούνται σοβαρά την ικανότητα ακριβούς μέτρησης.
Η υψηλότερη ισχύς λέιζερ συνήθως μετράται στοχεύοντας τη δέσμη σε μια ορισμένη ποσότητα νερού που κυκλοφορεί και ανιχνεύοντας μια αύξηση της θερμοκρασίας. Οι εμπλεκόμενες δεξαμενές μπορεί να είναι μεγάλες και η φορητότητα είναι ένα ζήτημα. Η βαθμονόμηση συνήθως απαιτεί μετάδοση με λέιζερ σε ένα τυπικό εργαστήριο. Ένα άλλο ατυχές μειονέκτημα: το όργανο ανίχνευσης κινδυνεύει να καταστραφεί από τη δέσμη λέιζερ που υποτίθεται ότι μετράει. Διάφορα μοντέλα πίεσης ακτινοβολίας μπορούν να εξαλείψουν αυτά τα προβλήματα και να επιτρέψουν ακριβείς μετρήσεις ισχύος στο χώρο του χρήστη.