Revolusjonerende metode for optisk effektmåling

Revolusjonerende metode for optisk effektmåling
Lasereav alle typer og intensiteter er overalt, fra Pointers for øyekirurgi til lysstråler til metaller som brukes til å kutte klesstoffer og mange produkter. De brukes i skrivere, datalagring ogoptisk kommunikasjon; Produksjonsapplikasjoner som sveising; Militære våpen og rangering; Medisinsk utstyr; Det er mange andre applikasjoner. Jo viktigere rollen spillerlaser, jo mer presserende er behovet for å nøyaktig kalibrere kraftuttaket.
Tradisjonelle teknikker for å måle laserkraft krever en enhet som kan absorbere all energien i strålen som varme. Ved å måle temperaturendringen kan forskerne beregne kraften til laseren.
Men til nå har det ikke vært noen måte å nøyaktig måle laserkraft i sanntid under produksjon, for eksempel når en laser kutter eller smelter en gjenstand. Uten denne informasjonen kan noen produsenter måtte bruke mer tid og penger på å vurdere om delene deres oppfyller produksjonsspesifikasjonene etter produksjon.
Strålingstrykk løser dette problemet. Lys har ingen masse, men det har momentum, som gir det en kraft når det treffer et objekt. Kraften til en 1 kilowatt (kW) laserstråle er liten, men merkbar – omtrent vekten av et sandkorn. Forskere har utviklet en revolusjonerende teknikk for å måle store og små mengder lyskraft ved å oppdage strålingstrykket som utøves av lys på et speil. Strålingsmanometer (RPPM) er designet for høy effektlyskilderved hjelp av en høypresisjons laboratorievekt med speil som kan reflektere 99,999 % av lyset. Når laserstrålen spretter fra speilet, registrerer balansen trykket den utøver. Kraftmålingen gjøres så om til en effektmåling.
Jo høyere kraft laserstrålen har, desto større er forskyvningen av reflektoren. Ved nøyaktig å detektere mengden av denne forskyvningen, kan forskere følsomt måle kraften til strålen. Stresset involvert kan være svært minimalt. En supersterk stråle på 100 kilowatt utøver en kraft i området 68 milligram. Nøyaktig måling av strålingstrykk ved mye lavere effekt krever svært kompleks design og stadig forbedret konstruksjon. Tilbyr nå den originale RPPM-designen for lasere med høyere effekt. Samtidig utvikler forskerteamet et neste generasjons instrument kalt Beam Box som vil forbedre RPPM gjennom enkle online lasereffektmålinger og utvide deteksjonsområdet til lavere effekt. En annen teknologi utviklet i tidlige prototyper er Smart Mirror, som ytterligere vil redusere størrelsen på måleren og gi muligheten til å oppdage svært små mengder strøm. Etter hvert vil det utvide nøyaktige målinger av strålingstrykk til nivåer påført av radiobølger eller mikrobølgestråler som for øyeblikket mangler evnen til å måle nøyaktig.
Høyere lasereffekt måles vanligvis ved å rette strålen mot en viss mengde sirkulerende vann og oppdage en temperaturøkning. Tankene som er involvert kan være store og portabilitet er et problem. Kalibrering krever vanligvis laseroverføring til et standardlaboratorium. En annen uheldig ulempe: deteksjonsinstrumentet står i fare for å bli skadet av laserstrålen det skal måle. Ulike strålingstrykkmodeller kan eliminere disse problemene og muliggjøre nøyaktige effektmålinger på brukerens sted.