Революционный метод измерения оптической мощности
ЛазерыСвет всех типов и интенсивности можно встретить повсюду: от указок для глазных хирургов до световых лучей и металлов, используемых для раскроя тканей одежды и многих других изделий. Они используются в принтерах, системах хранения данных иоптическая связь; Производственные применения, такие как сварка; Военное оружие и дальномер; Медицинское оборудование; Существует множество других применений. Чем важнее роль, которую играетлазер, тем более острой становится необходимость точной калибровки его выходной мощности.
Традиционные методы измерения мощности лазера требуют устройства, способного поглощать всю энергию луча в виде тепла. Измеряя изменение температуры, исследователи могут рассчитать мощность лазера.
Однако до сих пор не существовало способа точно измерить мощность лазера в режиме реального времени в процессе производства, например, когда лазер режет или плавит объект. Без этой информации некоторым производителям, возможно, придётся тратить больше времени и средств на оценку соответствия деталей производственным спецификациям после изготовления.
Давление излучения решает эту проблему. Свет не имеет массы, но обладает импульсом, который придаёт ему силу при соприкосновении с объектом. Сила лазерного луча мощностью 1 киловатт (кВт) мала, но заметна – примерно вес песчинки. Исследователи разработали революционный метод измерения больших и малых значений световой мощности, определяя давление излучения на зеркало. Радиационный манометр (RPPM) предназначен для измерения высокой мощности.источники светаИспользуя высокоточные лабораторные весы с зеркалами, способными отражать 99,999% света. Когда лазерный луч отражается от зеркала, весы регистрируют оказываемое им давление. Измеренное значение силы затем преобразуется в значение мощности.
Чем выше мощность лазерного луча, тем больше смещение отражателя. Точно определяя величину этого смещения, учёные могут точно измерять мощность луча. Приложенное напряжение может быть очень минимальным. Сверхмощный луч мощностью 100 киловатт создаёт усилие порядка 68 миллиграммов. Точное измерение давления излучения при гораздо меньшей мощности требует сложной конструкции и постоянного совершенствования технологий. В настоящее время предлагается оригинальная конструкция RPPM для более мощных лазеров. Одновременно с этим группа исследователей разрабатывает прибор нового поколения под названием Beam Box, который улучшит RPPM за счёт простого онлайн-измерения мощности лазера и расширит диапазон обнаружения до более низких мощностей. Ещё одна технология, разработанная в ранних прототипах, — это Smart Mirror, которая ещё больше уменьшит габариты измерителя и обеспечит возможность обнаружения очень малых мощностей. В конечном итоге это позволит расширить точность измерений давления излучения до уровней, создаваемых радиоволнами или микроволновыми лучами, которые в настоящее время крайне недостаточны для точного измерения.
Более высокая мощность лазера обычно измеряется путём наведения луча на определённый объём циркулирующей воды и обнаружения повышения температуры. Используемые резервуары могут быть большими, и портативность представляет собой проблему. Калибровка обычно требует передачи лазера в стандартную лабораторию. Ещё один неприятный недостаток: прибор обнаружения может быть повреждён лазерным лучом, который он должен измерять. Различные модели давления излучения позволяют устранить эти проблемы и обеспечить точные измерения мощности на месте эксплуатации.
Время публикации: 31 июля 2024 г.