Революционный метод измерения оптической мощности
Лазерывсех типов и интенсивности повсюду, от указок для глазной хирургии до лучей света и металлов, используемых для резки тканей одежды и многих продуктов. Они используются в принтерах, хранилищах данных иоптическая связь; Производственные приложения, такие как сварка; Военное оружие и дальномер; Медицинское оборудование; Есть много других приложений. Чем важнее роль, которую играетлазер, тем более острой становится необходимость точной калибровки его выходной мощности.
Традиционные методы измерения мощности лазера требуют устройства, которое может поглощать всю энергию в луче в виде тепла. Измеряя изменение температуры, исследователи могут рассчитать мощность лазера.
Но до сих пор не было способа 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 того, соответствуют ли их детали производственным спецификациям после производства.
Давление излучения решает эту проблему. У света нет массы, но есть импульс, который придает ему силу, когда он сталкивается с объектом. Сила лазерного луча мощностью 1 киловатт (кВт) мала, но заметна — примерно вес песчинки. Исследователи разработали революционную технику измерения больших и малых количеств световой мощности, определяя давление излучения, оказываемое светом на зеркало. Радиационный манометр (RPPM) предназначен для мощныхисточники светас использованием высокоточных лабораторных весов с зеркалами, способными отражать 99,999% света. Когда лазерный луч отражается от зеркала, весы регистрируют оказываемое им давление. Затем измерение силы преобразуется в измерение мощности.
Чем выше мощность лазерного луча, тем больше смещение отражателя. Точно определяя величину этого смещения, ученые могут чувствительно измерять мощность луча. Напряжение может быть очень минимальным. Сверхмощный луч в 100 киловатт оказывает силу в диапазоне 68 миллиграммов. Точное измерение давления излучения при гораздо меньшей мощности требует очень сложной конструкции и постоянно совершенствующейся инженерии. Теперь предлагается оригинальная конструкция RPPM для более мощных лазеров. В то же время группа исследователей разрабатывает прибор следующего поколения под названием Beam Box, который улучшит RPPM за счет простых онлайн-измерений мощности лазера и расширения диапазона обнаружения до более низкой мощности. Еще одна технология, разработанная в ранних прототипах, — это Smart Mirror, которая еще больше уменьшит размер измерителя и обеспечит возможность обнаружения очень малых количеств мощности. В конечном итоге она расширит точные измерения давления излучения до уровней, применяемых радиоволнами или микроволновыми лучами, которые в настоящее время серьезно лишены возможности точного измерения.
Более высокая мощность лазера обычно измеряется путем наведения луча на определенное количество циркулирующей воды и обнаружения повышения температуры. Используемые резервуары могут быть большими, а портативность является проблемой. Калибровка обычно требует передачи лазера в стандартную лабораторию. Еще один неприятный недостаток: прибор обнаружения находится под угрозой повреждения лазерным лучом, который он должен измерять. Различные модели давления излучения могут устранить эти проблемы и обеспечить точные измерения мощности на месте пользователя.
Время публикации: 31 июля 2024 г.