Revolutionaire methode voor optische vermogensmeting

Revolutionaire methode voor optische vermogensmeting
Lasersvan alle soorten en intensiteiten zijn overal, van aanwijzers voor oogchirurgie tot lichtstralen tot metalen die worden gebruikt om kledingstoffen te snijden en veel producten. Ze worden gebruikt in printers, gegevensopslag enoptische communicatie; Productietoepassingen zoals lassen; Militaire wapens en bereik; Medische apparatuur; Er zijn nog veel meer toepassingen. Hoe belangrijker de rol van delaser, des te dringender is de noodzaak om het geleverde vermogen nauwkeurig te kalibreren.
Traditionele technieken voor het meten van laservermogen vereisen een apparaat dat alle energie in de straal als warmte kan absorberen. Door de temperatuurverandering te meten, kunnen de onderzoekers het vermogen van de laser berekenen.
Maar tot nu toe was er geen manier om het laservermogen nauwkeurig in realtime te meten tijdens de productie, bijvoorbeeld wanneer een laser een object snijdt of smelt. Zonder deze informatie moeten sommige fabrikanten mogelijk meer tijd en geld besteden aan het beoordelen of hun onderdelen na productie aan de productiespecificaties voldoen.
Stralingsdruk lost dit probleem op. Licht heeft geen massa, maar wel momentum, waardoor het een kracht krijgt als het een voorwerp raakt. De kracht van een laserstraal van 1 kilowatt (kW) is klein, maar merkbaar – ongeveer het gewicht van een zandkorrel. Onderzoekers hebben een revolutionaire techniek ontwikkeld om grote en kleine hoeveelheden lichtvermogen te meten door de stralingsdruk te detecteren die door licht op een spiegel wordt uitgeoefend. Stralingsmanometer (RPPM) is ontworpen voor hoog vermogenlichtbronnenmet behulp van een uiterst nauwkeurige laboratoriumbalans met spiegels die 99,999% van het licht kunnen reflecteren. Terwijl de laserstraal terugkaatst op de spiegel, registreert de balans de druk die deze uitoefent. De krachtmeting wordt vervolgens omgezet in een vermogensmeting.
Hoe hoger het vermogen van de laserstraal, hoe groter de verplaatsing van de reflector. Door de omvang van deze verplaatsing nauwkeurig te detecteren, kunnen wetenschappers op gevoelige wijze de kracht van de straal meten. De stress die ermee gepaard gaat, kan zeer minimaal zijn. Een supersterke straal van 100 kilowatt oefent een kracht uit in het bereik van 68 milligram. Nauwkeurige meting van de stralingsdruk bij een veel lager vermogen vereist een zeer complex ontwerp en een voortdurend verbeterende techniek. Biedt nu het originele RPPM-ontwerp voor lasers met een hoger vermogen. Tegelijkertijd ontwikkelt het team van onderzoekers een instrument van de volgende generatie, Beam Box genaamd, dat de RPPM zal verbeteren door middel van eenvoudige online laservermogensmetingen en het detectiebereik zal uitbreiden naar een lager vermogen. Een andere technologie die in vroege prototypes is ontwikkeld, is Smart Mirror, die de omvang van de meter verder zal verkleinen en de mogelijkheid biedt om zeer kleine hoeveelheden stroom te detecteren. Uiteindelijk zal het nauwkeurige metingen van de stralingsdruk uitbreiden naar niveaus die worden toegepast door radiogolven of microgolfstralen die momenteel ernstig niet in staat zijn nauwkeurig te meten.
Een hoger laservermogen wordt meestal gemeten door de straal op een bepaalde hoeveelheid circulerend water te richten en een temperatuurstijging te detecteren. De betrokken tanks kunnen groot zijn en draagbaarheid is een probleem. Voor kalibratie is doorgaans lasertransmissie naar een standaardlaboratorium vereist. Nog een ongelukkig nadeel: het detectie-instrument dreigt beschadigd te raken door de laserstraal die het moet meten. Verschillende stralingsdrukmodellen kunnen deze problemen elimineren en nauwkeurige vermogensmetingen op de locatie van de gebruiker mogelijk maken.