Revolutionerande metod för optisk effektmätning

Revolutionerande metod för optisk effektmätning
Lasrarav alla typer och intensiteter finns överallt, från Pointers för ögonkirurgi till strålar av ljus till metaller som används för att skära klädtyger och många produkter. De används i skrivare, datalagring ochoptisk kommunikation; Tillverkningsapplikationer såsom svetsning; Militära vapen och avstånd; Medicinsk utrustning; Det finns många andra applikationer. Ju viktigare roll spelarlaser, desto mer brådskande är behovet av att exakt kalibrera dess uteffekt.
Traditionella tekniker för att mäta lasereffekt kräver en anordning som kan absorbera all energi i strålen som värme. Genom att mäta temperaturförändringen kan forskarna beräkna laserns kraft.
Men hittills har det inte funnits något sätt att exakt mäta lasereffekt i realtid under tillverkning, till exempel när en laser skär eller smälter ett föremål. Utan denna information kan vissa tillverkare behöva lägga mer tid och pengar på att utvärdera om deras delar uppfyller tillverkningsspecifikationerna efter tillverkning.
Strålningstrycket löser detta problem. Ljus har ingen massa, men det har momentum, vilket ger det en kraft när det träffar ett föremål. Kraften hos en 1 kilowatt (kW) laserstråle är liten, men märkbar – ungefär vikten av ett sandkorn. Forskare har banat väg för en revolutionerande teknik för att mäta stora och små mängder ljuskraft genom att detektera strålningstrycket som utövas av ljus på en spegel. Strålningsmanometer (RPPM) är designad för hög effektljuskälloranvänder en laboratorievåg med hög precision med speglar som kan reflektera 99,999 % av ljuset. När laserstrålen studsar från spegeln, registrerar balansen det tryck den utövar. Kraftmätningen omvandlas sedan till en effektmätning.
Ju högre effekt laserstrålen har, desto större förskjutning av reflektorn. Genom att exakt detektera mängden av denna förskjutning kan forskare på ett känsligt sätt mäta strålens kraft. Stressen kan vara väldigt minimal. En superstark stråle på 100 kilowatt utövar en kraft i intervallet 68 milligram. Noggrann mätning av strålningstrycket vid mycket lägre effekt kräver mycket komplex design och ständigt förbättrad ingenjörskonst. Erbjuder nu den ursprungliga RPPM-designen för lasrar med högre effekt. Samtidigt utvecklar forskarteamet ett nästa generations instrument som heter Beam Box som kommer att förbättra RPPM genom enkla lasereffektmätningar online och utöka detektionsområdet till lägre effekt. En annan teknik som utvecklats i tidiga prototyper är Smart Mirror, som ytterligare kommer att minska storleken på mätaren och ge möjlighet att detektera mycket små mängder ström. Så småningom kommer det att utöka noggranna mätningar av strålningstrycket till nivåer som appliceras av radiovågor eller mikrovågsstrålar som för närvarande allvarligt saknar förmågan att mäta exakt.
Högre lasereffekt mäts vanligtvis genom att rikta strålen mot en viss mängd cirkulerande vatten och detektera en temperaturökning. Tankarna kan vara stora och portabilitet är ett problem. Kalibrering kräver vanligtvis laseröverföring till ett standardlaboratorium. En annan olycklig nackdel: detektionsinstrumentet riskerar att skadas av laserstrålen som det är tänkt att mäta. Olika stråltrycksmodeller kan eliminera dessa problem och möjliggöra noggranna effektmätningar på användarens plats.