Revolutionär metod för mätning av optisk kraft

Revolutionär metod för mätning av optisk kraft
LasersAv alla typer och intensiteter finns överallt, från pekare för ögonkirurgi till ljusstrålar till metaller som används för att klippa kläder och många produkter. De används i skrivare, datalagring ochoptisk kommunikation; Tillverkningsapplikationer som svetsning; Militära vapen och varierande; Medicinsk utrustning; Det finns många andra applikationer. Ju viktigare rollen som spelas avlaser, desto mer brådskande är behovet av att exakt kalibrera sin effektuttag.
Traditionella tekniker för att mäta laserkraft kräver en enhet som kan absorbera all energi i strålen som värme. Genom att mäta temperaturförändringen kan forskarna beräkna laserens kraft.
Men fram till nu har det inte funnits något sätt att exakt mäta laserkraft i realtid under tillverkningen, till exempel när en laser skär eller smälter ett objekt. Utan denna information kan vissa tillverkare behöva spendera mer tid och pengar på att utvärdera om deras delar uppfyller tillverkningsspecifikationer efter produktionen.
Strålningstryck löser detta problem. Ljus har ingen massa, men det har fart, vilket ger den en kraft när det träffar ett objekt. Kraften hos en laserstråle på 1 kilowatt (KW) är liten, men märkbar - om vikten av ett sandkorn. Forskare har varit banbrytande för en revolutionär teknik för att mäta stora och små mängder ljuskraft genom att upptäcka strålningstrycket som ljuset utövat på en spegel. Strålningsmanometer (RPPM) är designad för högeffektljuskällormed hjälp av en laboratoriebalans med hög precision med speglar som kan reflektera 99.999% av ljuset. När laserstrålen studsar från spegeln registrerar balansen trycket det utövar. Kraftmätningen omvandlas sedan till en effektmätning.
Ju högre kraften hos laserstrålen, desto större är reflektorns förskjutning. Genom att exakt upptäcka mängden av denna förskjutning kan forskare känsligt mäta strålens kraft. Den involverade stressen kan vara mycket minimal. En superstark stråle på 100 kilowatt utövar en kraft i intervallet 68 milligram. Noggrann mätning av strålningstryck vid mycket lägre kraft kräver mycket komplex design och ständigt förbättrar tekniken. Nu erbjuder den ursprungliga RPPM -designen för högre kraftlasrar. Samtidigt utvecklar forskargruppen ett nästa generations instrument som heter Beam Box som kommer att förbättra RPPM genom enkla mätningar av laserkraftsmätningar och utvidga detekteringsområdet till lägre effekt. En annan teknik som utvecklats i tidiga prototyper är Smart Mirror, som ytterligare kommer att minska mätarens storlek och ge förmågan att upptäcka mycket små mängder kraft. Så småningom kommer det att utvidga exakta strålningstryckmätningar till nivåer som appliceras av radiovågor eller mikrovågsstrålar som för närvarande allvarligt saknar förmågan att mäta exakt.
Högre laserkraft mäts vanligtvis genom att rikta strålen mot en viss mängd cirkulerande vatten och upptäcka en temperaturökning. De inblandade 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 den är tänkt att mäta. Olika strålningstryckmodeller kan eliminera dessa problem och möjliggöra exakta effektmätningar på användarens webbplats.