Phương pháp đo công suất quang mang tính cách mạng

Phương pháp đo công suất quang mang tính cách mạng
Laserđủ loại và cường độ ở khắp mọi nơi, từ Con trỏ dùng để phẫu thuật mắt đến chùm ánh sáng cho đến kim loại dùng để cắt vải quần áo và nhiều sản phẩm. Chúng được sử dụng trong máy in, lưu trữ dữ liệu vàtruyền thông quang học; Ứng dụng sản xuất như hàn; Vũ khí quân sự và khác nhau; Thiết bị y tế; Có rất nhiều ứng dụng khác. Vai trò càng quan trọng củatia laze, thì nhu cầu hiệu chỉnh chính xác công suất đầu ra của nó càng cấp thiết hơn.
Các kỹ thuật truyền thống để đo công suất laser đòi hỏi 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 tia laser.
Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có cách nào đo chính xác công suất laser theo thời gian thực trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như khi tia laser cắt hoặc làm tan chảy một vật thể. Nếu không có thông tin này, một số nhà sản xuất có thể phải tốn nhiều thời gian và tiền bạc hơn để đánh giá xem các bộ phận của họ có đáp ứng các thông số kỹ thuật sản xuất sau khi sản xuất hay không.
Áp suất bức xạ giải quyết được vấn đề này. Ánh sáng không có khối lượng nhưng có động lượng, tạo ra lực khi chạm vào một vật. Lực của chùm tia laser 1 kilowatt (kW) tuy nhỏ nhưng đáng chú ý – chỉ bằng trọng lượng của một hạt cát. Các nhà nghiên cứu đã đi tiên phong trong một kỹ thuật mang tính cách mạng để đo lượng năng lượng 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 các ứng dụng công suất caonguồn ánh sángsử dụng cân phòng thí nghiệm có độ chính xác cao với gương có khả năng phản chiếu 99,999% ánh sáng. Khi chùm tia laser bật ra khỏi gương, chiếc 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 của chùm tia laser càng cao thì 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 được công suất của chùm tia một cách nhạy bén. Sự căng thẳng liên quan có thể rất nhỏ. Một chùm tia siêu mạnh 100 kilowatt tạo ra một lực trong khoảng 68 miligam. Việc đo chính xác áp suất bức xạ ở công suất thấp hơn nhiều đòi hỏi thiết kế rất phức tạp và kỹ thuật không ngừng cải tiến. Hiện cung cấp thiết kế RPMM ban đầu cho laser công suất cao hơn. Đồng thời, nhóm Nhà nghiên cứu đang phát triển một công cụ thế hệ tiếp theo có tên 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 xuống công suất thấp hơn. Một công nghệ khác được phát triển trong các nguyên mẫu ban đầu là Smart Mirror, công nghệ này sẽ tiếp tục giảm kích thước của đồng hồ và cung cấp khả năng phát hiện lượng điện năng 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 chùm vi sóng hiện đang thiếu khả năng đo chính xác nghiêm trọng.
Công suất laser cao hơn thường được đo bằng cách nhắm chùm tia vào một lượng nước tuần hoàn nhất định và phát hiện sự gia tăng nhiệt độ. Các xe tăng liên quan có thể lớn và tính di động là một vấn đề. Hiệu chuẩn thường yêu cầu truyền tia laser đến phòng thí nghiệm tiêu chuẩn. Một nhược điểm đáng tiếc khác: thiết bị phát hiện có nguy cơ bị hư hỏng bởi chùm tia laser mà nó được cho là sẽ 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.