Az optikai teljesítmény mérésének forradalmi módszere

Az optikai teljesítmény mérésének forradalmi módszere
Lézerekmindenféle típusú és intenzitású, a szemműtétekhez használt pointerektől kezdve a fénysugarakon át a ruházati anyagok és számos termék vágására használt fémekig. Nyomtatókban, adattárolókban ésoptikai kommunikáció; Gyártási alkalmazások, például hegesztés; Katonai fegyverek és lövészet; Orvosi berendezések; Sok más alkalmazás is létezik. Minél fontosabb szerepet játszik alézer, annál sürgetőbb a kimenő teljesítmény pontos kalibrálása.
A lézerteljesítmény mérésének hagyományos technikái olyan eszközt igényelnek, amely a sugárban lévő összes energiát hőként képes elnyelni. A hőmérséklet-változás mérésével a kutatók kiszámíthatják a lézer teljesítményét.
Mostanáig azonban nem volt mód a lézerteljesítmény pontos, valós idejű mérésére a gyártás során, például amikor a lézer elvág vagy megolvaszt egy tárgyat. Ezen információk nélkül egyes gyártóknak több időt és pénzt kell fordítaniuk arra, hogy megvizsgálják, hogy alkatrészeik megfelelnek-e a gyártási előírásoknak a gyártás után.
A sugárzási nyomás megoldja ezt a problémát. A fénynek nincs tömege, de van lendülete, ami erőt ad neki, amikor eltalál egy tárgyat. Egy 1 kilowattos (kW) lézersugár ereje kicsi, de észrevehető – körülbelül egy homokszem súlya. A kutatók egy forradalmian új technikát dolgoztak ki a nagy és kis mennyiségű fényerő mérésére a fény által a tükörre gyakorolt ​​sugárzási nyomás kimutatásával. A sugárzási manométert (RPPM) nagy teljesítményre terveztékfényforrásokA fény 99,999%-át visszaverő tükrökkel ellátott, nagy pontosságú laboratóriumi mérleg segítségével. Ahogy a lézersugár visszaverődik a tükörről, a mérleg rögzíti az általa kifejtett nyomást. Az erőmérést ezután teljesítményméréssé alakítják át.
Minél nagyobb a lézersugár teljesítménye, annál nagyobb a reflektor elmozdulása. Ennek az elmozdulásnak a pontos észlelésével a tudósok érzékenyen mérhetik a sugár erejét. Az ezzel járó stressz nagyon minimális lehet. Egy szupererős, 100 kilowattos nyaláb 68 milligramm tartományba eső erőt fejt ki. A sugárzási nyomás pontos mérése sokkal kisebb teljesítmény mellett rendkívül összetett tervezést és folyamatosan fejlődő mérnöki munkát igényel. Most az eredeti RPPM kialakítást kínálja a nagyobb teljesítményű lézerekhez. Ezzel egyidejűleg a kutatócsapat a Beam Box nevű, következő generációs műszert fejleszti, amely egyszerű online lézerteljesítménymérésekkel javítja az RPPM-et, és csökkenti az észlelési tartományt. Egy másik, a korai prototípusokban kifejlesztett technológia a Smart Mirror, amely tovább csökkenti a mérő méretét, és lehetővé teszi a nagyon kis teljesítmény észlelését. Végül kiterjeszti a pontos sugárzási nyomásméréseket a rádióhullámok vagy mikrohullámú sugarak által alkalmazott szintekre, amelyek jelenleg súlyosan nem képesek pontosan mérni.
A nagyobb lézerteljesítményt általában úgy mérik, hogy a sugarat bizonyos mennyiségű keringő vízre irányítják, és hőmérséklet-emelkedést észlelnek. Az érintett tartályok nagyok lehetnek, és a hordozhatóság problémát jelent. A kalibrálás általában lézeres átvitelt igényel egy szabványos laboratóriumba. Egy másik sajnálatos hátrány: fennáll a veszélye annak, hogy a mérni kívánt lézersugár megsérti az érzékelő műszert. A különféle sugárzási nyomásmodellek kiküszöbölhetik ezeket a problémákat, és pontos teljesítménymérést tesznek lehetővé a felhasználó helyén.