Революционный метод измерения оптической мощности
ЛазерыЛучи света всех типов и интенсивностей встречаются повсюду: от указателей для глазной хирургии до световых пучков и металлов, используемых для раскроя тканей и многих других изделий. Они применяются в принтерах, устройствах хранения данных и т. д.оптическая связьПроизводственные применения, такие как сварка; военное оружие и системы измерения дальности; медицинское оборудование; существует множество других применений. Чем важнее роль, которую играетлазерТем более актуальной является необходимость точной калибровки выходной мощности.
Традиционные методы измерения мощности лазера требуют наличия устройства, способного поглощать всю энергию лазерного луча в виде тепла. Измеряя изменение температуры, исследователи могут рассчитать мощность лазера.
Однако до настоящего времени не существовало способа точно измерять мощность лазера в режиме реального времени во время производства, например, когда лазер режет или плавит объект. Без этой информации некоторым производителям, возможно, пришлось бы тратить больше времени и денег на оценку соответствия их деталей производственным спецификациям после завершения производства.
Давление излучения решает эту проблему. Свет не имеет массы, но обладает импульсом, который придает ему силу при столкновении с объектом. Сила лазерного луча мощностью 1 киловатт (кВт) невелика, но ощутима – примерно равна весу песчинки. Исследователи разработали революционную методику измерения больших и малых значений мощности света путем обнаружения давления излучения, оказываемого светом на зеркало. Радиационный манометр (РПММ) предназначен для измерения мощности излучения.источники светаИспользуется высокоточный лабораторный измерительный прибор с зеркалами, способными отражать 99,999% света. Когда лазерный луч отражается от зеркала, измерительный прибор регистрирует оказываемое им давление. Затем измеренная сила преобразуется в измерение мощности.
Чем выше мощность лазерного луча, тем больше смещение отражателя. Точное определение величины этого смещения позволяет ученым чувствительно измерять мощность луча. При этом возникающее напряжение может быть минимальным. Сверхмощный луч мощностью 100 киловатт оказывает силу в диапазоне 68 миллиграммов. Точное измерение радиационного давления при гораздо меньшей мощности требует сложной конструкции и постоянного совершенствования инженерных решений. Теперь предлагается оригинальная конструкция RPPM для лазеров большей мощности. 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 расширит диапазон обнаружения до более низких мощностей. Еще одна технология, разработанная на ранних этапах создания прототипов, — это Smart Mirror, которая позволит еще больше уменьшить размер измерителя и обеспечит возможность обнаружения очень малых значений мощности. В конечном итоге это позволит расширить возможности точных измерений радиационного давления до уровней, создаваемых радиоволнами или микроволновыми лучами, которые в настоящее время крайне сложно точно измерить.
Более высокая мощность лазера обычно измеряется путем направления луча на определенное количество циркулирующей воды и обнаружения повышения температуры. Используемые резервуары могут быть большими, а портативность представляет собой проблему. Калибровка обычно требует передачи лазерного луча в стандартную лабораторию. Еще один неприятный недостаток: измерительный прибор может быть поврежден лазерным лучом, который он должен измерять. Различные модели радиационного давления могут устранить эти проблемы и обеспечить точные измерения мощности на месте у пользователя.
Дата публикации: 31 июля 2024 г.