Phương pháp đo công suất quang học mang tính cách mạng

Phương pháp đo công suất quang học mang tính cách mạng
Tia laserCác loại đèn LED với đủ cường độ khác nhau có mặt ở khắp mọi nơi, từ đèn soi phẫu thuật mắt đến chùm tia sáng, kim loại dùng để cắt vải may mặc và nhiều sản phẩm khác. Chúng được sử dụng trong máy in, thiết bị lưu trữ dữ liệu và nhiều sản phẩm khác nữa.truyền thông quang họcCác ứng dụng trong sản xuất như hàn; vũ khí và thiết bị đo tầm bắn quân sự; thiết bị y tế; và còn nhiều ứng dụng khác nữa. Vai trò của... càng quan trọng thì...tia laserĐiều đó càng làm cho việc hiệu chỉnh chính xác công suất đầu ra của nó trở nên cấp thiết hơn.
Các kỹ thuật truyền thống để đo công suất laser yêu cầu một thiết bị có thể hấp thụ toàn bộ năng lượng trong chùm tia dưới dạng nhiệt. Bằng cách đo sự thay đổi nhiệt độ, các nhà nghiên cứu có thể tính toán công suất của laser.
Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có cách nào đo chính xác công suất laser trong thời gian thực trong quá trình sản xuất, ví dụ như khi laser cắt hoặc làm tan chảy một vật thể. Nếu thiếu thông tin này, một số nhà sản xuất có thể phải tốn thêm thời gian và tiền bạc để đánh giá xem các bộ phận của họ có đáp ứng các thông số kỹ thuật sản xuất sau khi hoàn thành hay không.
Áp suất bức xạ giải quyết vấn đề này. Ánh sáng không có khối lượng, nhưng nó có động lượng, tạo ra lực khi nó va chạm với một vật thể. Lực của chùm tia laser 1 kilowatt (kW) nhỏ nhưng có thể cảm nhận được – khoảng bằng trọng lượng của một hạt cát. Các nhà nghiên cứu đã tiên phong trong một kỹ thuật mang tính cách mạng để đo lượng công suất ánh sáng lớn và nhỏ bằng cách phát hiện áp suất bức xạ do ánh sáng tác dụng lên gương. Áp kế bức xạ (RPPM) được thiết kế cho công suất cao.nguồn sángSử dụng cân phòng thí nghiệm độ chính xác cao với gương có khả năng phản xạ 99,999% ánh sáng. Khi chùm tia laser phản xạ từ gương, cân sẽ ghi lại áp suất mà nó tác dụng. Phép đo lực sau đó được chuyển đổi thành phép đo công suất.
Công suất chùm tia laser càng cao, độ dịch chuyển của gương phản xạ càng lớn. Bằng cách phát hiện chính xác lượng dịch chuyển này, các nhà khoa học có thể đo công suất của chùm tia một cách nhạy bén. Áp lực tác động có thể rất nhỏ. Một chùm tia siêu mạnh 100 kilowatt tạo ra một lực trong khoảng 68 miligam. Việc đo áp suất bức xạ chính xác ở công suất thấp hơn nhiều đòi hỏi thiết kế rất phức tạp và kỹ thuật liên tục được cải tiến. Hiện nay, thiết kế RPPM ban đầu được cung cấp cho các laser công suất cao hơn. Đồng thời, nhóm nghiên cứu đang phát triển một thiết bị thế hệ tiếp theo có tên là Beam Box, sẽ cải thiện RPPM thông qua các phép đo công suất laser trực tuyến đơn giản và mở rộng phạm vi phát hiện đến công suất thấp hơn. Một công nghệ khác được phát triển trong các nguyên mẫu ban đầu là Smart Mirror, sẽ tiếp tục giảm kích thước của thiết bị đo và cung cấp khả năng phát hiện lượng công suất rất nhỏ. Cuối cùng, nó sẽ mở rộng các phép đo áp suất bức xạ chính xác đến mức độ do sóng radio hoặc chùm tia vi sóng tạo ra, những lĩnh vực hiện đang thiếu khả năng đo lường chính xác.
Công suất laser cao hơn thường được đo bằng cách chiếu chùm tia vào một lượng nước tuần hoàn nhất định và phát hiện sự tăng nhiệt độ. Các bể chứa liên quan có thể rất lớn và tính di động là một vấn đề. Việc hiệu chuẩn thường yêu cầu truyền tia laser đến một phòng thí nghiệm tiêu chuẩn. Một nhược điểm không may khác: thiết bị đo có nguy cơ bị hư hỏng bởi chính chùm tia laser mà nó cần đo. Các mô hình áp suất bức xạ khác nhau có thể loại bỏ những vấn đề này và cho phép đo công suất chính xác tại địa điểm của người dùng.