Forradalmi módszer az optikai teljesítmény mérésére

Forradalmi módszer az optikai teljesítmény mérésére
Lézerekmindenféle típusú és intenzitású fényforrás mindenhol megtalálható, a szemműtétekhez használt mutatópálcáktól a fénysugarakon át a ruházati anyagok és számos termék vágásához használt fémekig. Nyomtatókban, adattárolókban ésoptikai kommunikáció; Gyártási alkalmazások, például hegesztés; Katonai fegyverek és távolságmérés; Orvosi berendezések; Sok más alkalmazás is létezik. Minél fontosabb szerepet játszik alézer, annál sürgetőbb a teljesítményének pontos kalibrálása.
A lézerteljesítmény mérésének hagyományos módszerei olyan eszközt igényelnek, amely képes a nyaláb összes energiáját hőként elnyelni. A hőmérsékletváltozás mérésével a kutatók kiszámíthatják a lézer teljesítményét.
De eddig nem volt mód a lézerteljesítmény valós idejű, pontos mérésére a gyártás során, például amikor a lézer vág vagy olvaszt egy tárgyat. Ezen információk nélkül egyes gyártóknak több időt és pénzt kell költeniük annak kiértékelésére, hogy alkatrészeik megfelelnek-e a gyártási specifikációknak a gyártás után.
A sugárzási nyomás megoldja ezt a problémát. A fénynek nincs tömege, de lendülete van, ami erőt ad neki, amikor egy tárgyba ütközik. Egy 1 kilowattos (kW) lézersugár ereje kicsi, de észrevehető – körülbelül egy homokszem súlyának felel meg. A kutatók forradalmi technikát fejlesztettek ki a nagy és kis mennyiségű fényteljesítmény mérésére a fény tükörre gyakorolt ​​sugárzási nyomásának érzékelésével. A sugárzási manométert (RPPM) nagy teljesítményű mérésekre tervezték.fényforrásoknagy pontosságú laboratóriumi mérleg segítségével, amelynek tükrei a fény 99,999%-át képesek visszaverni. Ahogy a lézersugár visszaverődik a tükörről, a mérleg rögzíti az általa kifejtett nyomást. Az erőmérési eredményt ezután teljesítményméréssé alakítják.
Minél nagyobb a lézersugár teljesítménye, annál nagyobb a reflektor elmozdulása. Az elmozdulás mértékének pontos érzékelésével a tudósok érzékenyen mérhetik a sugár teljesítményét. A fellépő feszültség nagyon minimális lehet. Egy 100 kilowattos szupererős sugár 68 milligramm nagyságrendű erőt fejt ki. A sugárzási nyomás pontos mérése sokkal alacsonyabb teljesítményen rendkívül összetett tervezést és folyamatosan fejlődő mérnöki munkát igényel. Most az eredeti RPPM-kialakítást kínálja nagyobb teljesítményű lézerekhez. Ugyanakkor a kutatócsoport egy következő generációs műszert fejleszt, a Beam Box-ot, amely egyszerű online lézerteljesítmény-mérésekkel javítja az RPPM-et, és kiterjeszti az érzékelési tartományt az alacsonyabb teljesítményekre. Egy másik, a korai prototípusokban kifejlesztett technológia a Smart Mirror, amely tovább csökkenti a mérőeszköz méretét, és lehetővé teszi nagyon kis teljesítménymennyiségek érzékelését. Végül kiterjeszti a pontos sugárzási nyomásmérés lehetőségeit a rádióhullámok vagy mikrohullámú sugarak által alkalmazott szintekre, amelyek jelenleg súlyosan nem képesek pontosan mérni.
A nagyobb lézerteljesítményt általában úgy mérik, hogy a sugarat egy bizonyos mennyiségű keringő vízre irányítják, és hőmérséklet-emelkedést észlelnek. Az alkalmazott tartályok nagyok lehetnek, és a hordozhatóság problémát jelenthet. A kalibrálás általában lézerátvitelt igényel egy szabványos laboratóriumba. Egy másik sajnálatos hátrány: a detektort veszélyezteti a mérni kívánt lézersugár. Különböző sugárzási nyomásmodellek kiküszöbölhetik ezeket a problémákat, és lehetővé teszik a pontos teljesítménymérést a felhasználó telephelyén.