Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος

Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος
ΛέιζερΑπό όλους τους τύπους και τις εντάσεις είναι παντού, από δείκτες για χειρουργική επέμβαση ματιών έως ακτίνες φωτός σε μέταλλα που χρησιμοποιούνται για να κόψουν τα υφάσματα ρούχων και πολλά προϊόντα. Χρησιμοποιούνται σε εκτυπωτές, αποθήκευση δεδομένων καιοπτικές επικοινωνίες; Εφαρμογές κατασκευής όπως η συγκόλληση · Στρατιωτικά όπλα και κυμαίνεται. Ιατρικός εξοπλισμός · Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές. Τόσο πιο σημαντικό είναι ο ρόλος που διαδραματίζει τολέιζερ, τόσο πιο επείγουσα είναι η ανάγκη να βαθμονομηθεί με ακρίβεια η ισχύς της.
Οι παραδοσιακές τεχνικές για τη μέτρηση της ισχύος λέιζερ απαιτούν μια συσκευή που μπορεί να απορροφήσει όλη την ενέργεια στη δέσμη ως θερμότητα. Με τη μέτρηση της μεταβολής της θερμοκρασίας, οι ερευνητές μπορούν να υπολογίσουν τη δύναμη του λέιζερ.
Αλλά μέχρι τώρα, δεν υπήρχε τρόπος να μετρηθεί με ακρίβεια η ισχύς λέιζερ σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της κατασκευής, για παράδειγμα, όταν ένα λέιζερ κόβει ή λιώνει ένα αντικείμενο. Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, ορισμένοι κατασκευαστές ίσως χρειαστεί να ξοδέψουν περισσότερο χρόνο και χρήματα αξιολογώντας εάν τα μέρη τους πληρούν τις προδιαγραφές κατασκευής μετά την παραγωγή.
Η πίεση ακτινοβολίας επιλύει αυτό το πρόβλημα. Το φως δεν έχει μάζα, αλλά έχει ορμή, η οποία του δίνει μια δύναμη όταν χτυπά ένα αντικείμενο. Η δύναμη μιας δέσμης λέιζερ 1 κιλοβάτ (KW) είναι μικρή, αλλά αξιοσημείωτη - για το βάρος ενός κόκκου άμμου. Οι ερευνητές έχουν πρωτοπορήσει 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 Manometer Radiation (RPPM) έχει σχεδιαστεί για υψηλή δύναμηπηγές φωτόςΧρησιμοποιώντας μια εργαστηριακή ισορροπία υψηλής ακρίβειας με καθρέφτες ικανές να αντικατοπτρίζουν το 99,999% του φωτός. Καθώς η δέσμη λέιζερ αναπηδά από τον καθρέφτη, η ισορροπία καταγράφει την πίεση που ασκεί. Η μέτρηση της δύναμης στη συνέχεια μετατρέπεται σε μέτρηση ισχύος.
Όσο υψηλότερη είναι η ισχύς της δέσμης λέιζερ, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του ανακλαστήρα. Με την ακρίβεια ανίχνευση του ποσού αυτής της μετατόπισης, οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν ευαίσθητα τη δύναμη της δέσμης. Το άγχος που εμπλέκεται μπορεί να είναι πολύ ελάχιστο. Μια υπερ-ισχυρή δέσμη των 100 κιλοβάτ ασκεί δύναμη στην περιοχή των 68 χιλιοστόγραμμα. Η ακριβής μέτρηση της πίεσης ακτινοβολίας σε πολύ χαμηλότερη ισχύς απαιτεί πολύ πολύπλοκο σχεδιασμό και συνεχώς βελτιώνοντας τη μηχανική. Τώρα προσφέρει το αρχικό σχέδιο RPPM για λέιζερ υψηλότερης ισχύος. Ταυτόχρονα, η ομάδα των ερευνητών αναπτύσσει ένα όργανο επόμενης γενιάς που ονομάζεται Boam Box που θα βελτιώσει το RPPM μέσω απλών online μετρήσεων ισχύος λέιζερ και επεκτείνοντας το εύρος ανίχνευσης σε χαμηλότερη ισχύ. Μια άλλη τεχνολογία που αναπτύχθηκε σε πρώιμα πρωτότυπα είναι ο Smart Mirror, ο οποίος θα μειώσει περαιτέρω το μέγεθος του μετρητή και θα παρέχει τη δυνατότητα ανίχνευσης πολύ μικρών ποσοτήτων ισχύος. Τελικά, θα επεκτείνει ακριβείς μετρήσεις πίεσης ακτινοβολίας σε επίπεδα που εφαρμόζονται με ραδιοκύματα ή δοκούς μικροκυμάτων που επί του παρόντος δεν έχουν σοβαρά την ικανότητα μέτρησης με ακρίβεια.
Η υψηλότερη ισχύς λέιζερ μετράται συνήθως με στόχο τη δέσμη σε μια ορισμένη ποσότητα κυκλοφορούντος νερού και ανιχνεύοντας αύξηση της θερμοκρασίας. Οι δεξαμενές που εμπλέκονται μπορεί να είναι μεγάλες και η φορητότητα είναι ένα ζήτημα. Η βαθμονόμηση απαιτεί συνήθως μετάδοση λέιζερ σε ένα τυποποιημένο εργαστήριο. Ένα άλλο ατυχές μειονέκτημα: Το όργανο ανίχνευσης κινδυνεύει να υποστεί βλάβη από τη δέσμη λέιζερ που υποτίθεται ότι θα μετρήσει. Διάφορα μοντέλα πίεσης ακτινοβολίας μπορούν να εξαλείψουν αυτά τα προβλήματα και να επιτρέψουν ακριβείς μετρήσεις ισχύος στον ιστότοπο του χρήστη.