Революционный метод измерения оптической мощности
Лазерывсех типов и интенсивностей повсюду: от указок для глазной хирургии до лучей света и металлов, используемых для резки тканей одежды и многих других изделий. Они используются в принтерах, хранилищах данных иоптическая связь; Производственные применения, такие как сварка; Военное оружие и дальнобойность; Медицинское оборудование; Есть много других приложений. Чем более важную роль играетлазер, тем более актуальной является необходимость точной калибровки его выходной мощности.
Традиционные методы измерения мощности лазера требуют устройства, которое может поглощать всю энергию луча в виде тепла. Измерив изменение температуры, исследователи могут рассчитать мощность лазера.
Но до сих пор не было возможности точно измерить мощность лазера в реальном времени во время производства, например, когда лазер режет или плавит объект. Без этой информации некоторым производителям, возможно, придется тратить больше времени и денег на оценку соответствия их деталей производственным спецификациям после производства.
Радиационное давление решает эту проблему. У света нет массы, но есть импульс, который придает ему силу при столкновении с объектом. Сила лазерного луча мощностью 1 киловатт (кВт) невелика, но заметна – примерно вес песчинки. Исследователи разработали революционный метод измерения больших и малых величин мощности света, определяя радиационное давление, оказываемое светом на зеркало. Радиационный манометр (РПДМ) предназначен для мощныхисточники светас использованием высокоточных лабораторных весов с зеркалами, способными отражать 99,999% света. Когда лазерный луч отражается от зеркала, весы фиксируют оказываемое им давление. Измерение силы затем преобразуется в измерение мощности.
Чем выше мощность лазерного луча, тем больше смещение отражателя. Точно определив величину этого смещения, ученые могут точно измерить мощность луча. Стресс, связанный с этим, может быть минимальным. Сверхсильный луч мощностью 100 киловатт оказывает силу в диапазоне 68 миллиграммов. Точное измерение радиационного давления при гораздо меньшей мощности требует очень сложной конструкции и постоянного совершенствования техники. Теперь предлагает оригинальную конструкцию RPPM для лазеров большей мощности. В то же время команда исследователей разрабатывает инструмент следующего поколения под названием Beam Box, который улучшит RPPM за счет простых онлайн-измерений мощности лазера и расширения диапазона обнаружения для снижения мощности. Еще одна технология, разработанная в ранних прототипах, — это Smart Mirror, которая еще больше уменьшит размер счетчика и обеспечит возможность обнаруживать очень небольшое количество энергии. В конце концов, это расширит точные измерения радиационного давления до уровней, применяемых радиоволнами или микроволновыми лучами, которые в настоящее время крайне лишены возможности точного измерения.
Более высокую мощность лазера обычно измеряют, направляя луч на определенное количество циркулирующей воды и фиксируя повышение температуры. Используемые резервуары могут быть большими, и мобильность является проблемой. Калибровка обычно требует передачи лазера в стандартную лабораторию. Еще один досадный недостаток: прибор обнаружения может быть поврежден лазерным лучом, который он должен измерять. Различные модели радиационного давления могут устранить эти проблемы и обеспечить точные измерения мощности на месте пользователя.
Время публикации: 31 июля 2024 г.