Революційний метод вимірювання оптичної сили
ЛазериУсі типи та інтенсивності є скрізь, від покажчиків для хірургії очей до променів світла та металів, що використовуються для різання тканин одягу та багатьох інших виробів. Вони використовуються в принтерах, сховищах даних таоптичний зв'язок; Виробничі застосування, такі як зварювання; Військова зброя та дальноміри; Медичне обладнання; Існує багато інших застосувань. Чим важливішу роль відіграєлазер, тим нагальнішою є потреба в точному калібруванні його вихідної потужності.
Традиційні методи вимірювання потужності лазера вимагають пристрою, здатного поглинати всю енергію променя у вигляді тепла. Вимірюючи зміну температури, дослідники можуть розрахувати потужність лазера.
Але досі не було способу точно вимірювати потужність лазера в режимі реального часу під час виробництва, наприклад, коли лазер ріже або плавить об'єкт. Без цієї інформації деяким виробникам, можливо, доведеться витрачати більше часу та грошей на оцінку відповідності їхніх деталей виробничим специфікаціям після виробництва.
Радіаційний тиск вирішує цю проблему. Світло не має маси, але має імпульс, який надає йому сили, коли воно потрапляє на об'єкт. Сила лазерного променя потужністю 1 кіловат (кВт) невелика, але помітна — приблизно як вага піщинки. Дослідники розробили революційний метод вимірювання великої та малої кількості світлової енергії шляхом виявлення радіаційного тиску, що чиниться світлом на дзеркало. Радіаційний манометр (RPPM) призначений для вимірювання великої потужності.джерела світлаза допомогою високоточних лабораторних ваг із дзеркалами, здатними відбивати 99,999% світла. Коли лазерний промінь відбивається від дзеркала, ваги фіксують тиск, який він чинить. Вимірювання сили потім перетворюється на вимірювання потужності.
Чим вища потужність лазерного променя, тим більше зміщення відбивача. Точно визначаючи величину цього зміщення, вчені можуть чутливо вимірювати потужність променя. Напруження, що виникає, може бути дуже мінімальним. Надпотужний промінь потужністю 100 кіловат створює силу в діапазоні 68 міліграмів. Точне вимірювання радіаційного тиску при значно меншій потужності вимагає дуже складної конструкції та постійного вдосконалення інженерії. Зараз пропонується оригінальна конструкція RPPM для лазерів більшої потужності. Водночас команда дослідників розробляє прилад наступного покоління під назвою Beam Box, який покращить RPPM за допомогою простих онлайн-вимірювань потужності лазера та розширення діапазону виявлення до меншої потужності. Ще однією технологією, розробленою на ранніх прототипах, є Smart Mirror (розумне дзеркало), яка ще більше зменшить розмір вимірювача та забезпечить можливість виявляти дуже малі кількості енергії. Зрештою, це розширить точні вимірювання радіаційного тиску до рівнів, що застосовуються радіохвилями або мікрохвильовими променями, які наразі дуже не мають можливості точно вимірювати.
Вищу потужність лазера зазвичай вимірюють, спрямовуючи промінь на певну кількість циркулюючої води та виявляючи підвищення температури. Резервуари, що використовуються, можуть бути великими, і портативність є проблемою. Калібрування зазвичай вимагає передачі лазерного випромінювання до стандартної лабораторії. Ще один прикрий недолік: прилад виявлення може бути пошкоджений лазерним променем, який він повинен вимірювати. Різні моделі радіаційного тиску можуть усунути ці проблеми та забезпечити точні вимірювання потужності на місці користувача.
Час публікації: 31 липня 2024 р.