Phương pháp đo lường công suất quang học cách mạng

Phương pháp đo lường công suất quang học cách mạng
LaserTrong tất cả các loại và cường độ ở khắp mọi nơi, từ con trỏ để phẫu thuật mắt đến dầm ánh sáng đến kim loại được sử dụng để cắt vải quần áo và nhiều sản phẩm. Chúng được sử dụng trong máy in, lưu trữ dữ liệu vàTruyền thông quang học; Các ứng dụng sản xuất như hàn; Vũ khí quân sự và phạm vi; Thiết bị y tế; Có nhiều ứng dụng khác. Vai trò quan trọng hơn củalaser, càng cấp bách là nhu cầu hiệu chỉnh chính xác sản lượng năng lượng của nó.
Các kỹ thuật truyền thống để đo công suất laser đòi hỏi một thiết bị có thể hấp thụ tất cả năng lượng trong chùm tia nhiệt. Bằng cách đo lường sự thay đổi nhiệt độ, các nhà nghiên cứu có thể tính toán công suất của laser.
Nhưng cho đến nay, không có cách nào để đo chính xác công suất laser trong thời gian thực trong quá trình sản xuất, ví dụ, khi một laser cắt hoặc làm tan chảy một vật thể. Nếu không có thông tin này, một số nhà sản xuất có thể phải dành nhiều thời gian và tiền bạc hơn để đánh giá xem các bộ phận của họ có đáp ứng thông số kỹ thuật sản xuất sau khi sản xuất hay không.
Áp lực bức xạ giải quyết vấn đề này. Ánh sáng không có khối lượng, nhưng nó có động lực, mang lại cho nó một lực khi nó chạm vào một vật thể. Lực của chùm tia laser 1 kilowatt (kW) là nhỏ, nhưng đáng chú ý - về trọng lượng của một hạt cát. Các nhà nghiên cứu đã đi tiên phong trong một kỹ thuật mang tính cách mạng để đo một lượng lớn công suất ánh sáng bằng cách phát hiện áp suất bức xạ do ánh sáng lên gương. Máy đo áp lực (RPPM) được thiết kế cho công suất caonguồn sángSử dụng cân bằng phòng thí nghiệm chính xác cao với gương có khả năng phản ánh 99,999% ánh sáng. Khi chùm tia laser bật ra khỏi gương, sự cân bằng ghi lại áp lực mà nó gây ra. Việc đo lực sau đó được chuyển đổi thành một phép đo công suất.
Công suất của chùm tia laser càng cao, độ dịch chuyển của gương phản xạ càng lớn. Bằng cách phát hiện chính xác số lượng dịch chuyển này, các nhà khoa học có thể đo lường sức mạnh của chùm tia. Những căng thẳng liên quan có thể rất tối thiểu. Một chùm siêu mạnh 100 kilowatt tạo ra một lực trong phạm vi 68 miligam. Đo chính xác áp suất bức xạ ở công suất thấp hơn nhiều đòi hỏi thiết kế rất phức tạp và liên tục cải thiện kỹ thuật. Bây giờ cung cấp thiết kế RPPM ban đầu cho laser năng lượng cao hơn. Đồng thời, nhóm các nhà nghiên cứu đang phát triển một công cụ 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 để giảm công suất. Một công nghệ khác được phát triển trong các nguyên mẫu sớm là gương thông minh, điều này sẽ làm giảm thêm kích thước của đồng hồ và cung cấp khả năng phát hiện một lượng năng lượng rất nhỏ. Cuối cùng, nó sẽ mở rộng các phép đo áp suất bức xạ chính xác đến các mức được áp dụng bởi sóng vô tuyến hoặc dầm lò vi sóng hiện đang thiếu khả năng đo chính xác.
Công suất laser cao hơn thường được đo bằng cách nhắm chùm tia ở một lượng nước lưu hành nhất định và phát hiện tăng nhiệt độ. Các xe tăng liên quan có thể là lớn và tính di động là một vấn đề. Hiệu chuẩn thường yêu cầu truyền laser đến phòng thí nghiệm tiêu chuẩn. Một nhược điểm đáng tiếc khác: dụng cụ phát hiện có nguy cơ bị hư hỏng bởi chùm tia laser mà nó được cho là đo. Các mô hình áp suất bức xạ khác nhau có thể loại bỏ các vấn đề này và cho phép các phép đo công suất chính xác tại trang web của người dùng.