Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος

Επαναστατική μέθοδος μέτρησης οπτικής ισχύος
Λέιζερόλων των τύπων και εντάσεων βρίσκονται παντού, από δείκτες για οφθαλμολογική χειρουργική μέχρι δέσμες φωτός και μέταλλα που χρησιμοποιούνται για την κοπή υφασμάτων ρούχων και πολλών προϊόντων. Χρησιμοποιούνται σε εκτυπωτές, αποθήκευση δεδομένων καιοπτικές επικοινωνίες; Εφαρμογές κατασκευής όπως συγκόλληση· Στρατιωτικά όπλα και σκοποβολή· Ιατρικός εξοπλισμός· Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές. Όσο πιο σημαντικός είναι ο ρόλος που διαδραματίζει ηλέιζερ, τόσο πιο επείγουσα είναι η ανάγκη ακριβούς βαθμονόμησης της ισχύος εξόδου του.
Οι παραδοσιακές τεχνικές για τη μέτρηση της ισχύος του λέιζερ απαιτούν μια συσκευή που μπορεί να απορροφήσει όλη την ενέργεια της δέσμης ως θερμότητα. Μετρώντας την αλλαγή θερμοκρασίας, οι ερευνητές μπορούν να υπολογίσουν την ισχύ του λέιζερ.
Μέχρι σήμερα, όμως, δεν υπήρχε τρόπος να μετρηθεί με ακρίβεια η ισχύς του λέιζερ σε πραγματικό χρόνο κατά την κατασκευή, για παράδειγμα, όταν ένα λέιζερ κόβει ή λιώνει ένα αντικείμενο. Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, ορισμένοι κατασκευαστές ενδέχεται να χρειαστεί να ξοδέψουν περισσότερο χρόνο και χρήματα 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 μια 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 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 μανόμετρο ακτινοβολίας (RPPM) έχει σχεδιαστεί για υψηλή ισχύ.πηγές φωτόςχρησιμοποιώντας έναν εργαστηριακό ζυγό υψηλής ακρίβειας με καθρέφτες ικανούς να ανακλούν το 99,999% του φωτός. Καθώς η δέσμη λέιζερ ανακλάται από τον καθρέφτη, ο ζυγός 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. Ανιχνεύοντας με ακρίβεια το μέγεθος αυτής της μετατόπισης, οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν με ευαισθησία την ισχύ της δέσμης. Η τάση που εμπλέκεται μπορεί να είναι πολύ ελάχιστη. Μια υπερισχυρή δέσμη 100 κιλοβάτ ασκεί δύναμη στην περιοχή των 68 χιλιοστογράμμων. Η ακριβής μέτρηση της πίεσης ακτινοβολίας σε πολύ χαμηλότερη ισχύ απαιτεί εξαιρετικά πολύπλοκο 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, το οποίο θα βελτιώσει το RPPM μέσω απλών διαδικτυακών μετρήσεων ισχύος λέιζερ και θα επεκτείνει το εύρος ανίχνευσης σε χαμηλότερη ισχύ. Μια άλλη τεχνολογία που αναπτύχθηκε σε πρώιμα 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 δεν έχουν σοβαρά την ικανότητα ακριβούς μέτρησης.
Η υψηλότερη ισχύς λέιζερ μετριέται συνήθως στοχεύοντας τη δέσμη σε μια ορισμένη ποσότητα κυκλοφορούντος νερού και ανιχνεύοντας μια αύξηση της θερμοκρασίας. Οι εμπλεκόμενες δεξαμενές μπορεί να είναι μεγάλες και η φορητότητα αποτελεί πρόβλημα. Η βαθμονόμηση συνήθως απαιτεί μετάδοση λέιζερ σε ένα τυπικό εργαστήριο. Ένα άλλο δυσάρεστο μειονέκτημα: το όργανο ανίχνευσης κινδυνεύει να υποστεί ζημιά από τη δέσμη λέιζερ που υποτίθεται ότι μετρά. Διάφορα μοντέλα πίεσης ακτινοβολίας μπορούν να εξαλείψουν αυτά τα προβλήματα και να επιτρέψουν ακριβείς μετρήσεις ισχύος στο χώρο του χρήστη.