Vallankumouksellinen optisen tehon mittausmenetelmä
LaseritKaikenlaisia ja -voimakkuuksisia valoja on kaikkialla, silmäkirurgiassa käytettävistä osoittimista valonsäteisiin ja vaatteiden kankaiden ja monien muiden tuotteiden leikkaamiseen käytettyihin metalleihin. Niitä käytetään tulostimissa, tiedontallennuksessa jaoptinen viestintä; Valmistussovellukset, kuten hitsaus; Sotilasaseet ja etäisyydenmittaus; Lääketieteelliset laitteet; On monia muita sovelluksia. Mitä tärkeämpi rooli onlaser, sitä kiireellisempää on sen tehon tarkka kalibrointi.
Perinteiset laserin tehon mittausmenetelmät vaativat laitteen, joka pystyy absorboimaan kaiken säteen energian lämpönä. Mittaamalla lämpötilan muutosta tutkijat voivat laskea laserin tehon.
Mutta tähän asti ei ole ollut mahdollista mitata laserin tehoa tarkasti reaaliajassa valmistuksen aikana, esimerkiksi silloin, kun laser leikkaa tai sulattaa esinettä. Ilman näitä tietoja joidenkin valmistajien on ehkä käytettävä enemmän aikaa ja rahaa arvioidakseen, täyttävätkö heidän osansa valmistusvaatimukset tuotannon jälkeen.
Säteilypaine ratkaisee tämän ongelman. Valolla ei ole massaa, mutta sillä on liikemäärää, joka antaa sille voiman, kun se osuu esineeseen. Yhden kilowatin (kW) lasersäteen voima on pieni, mutta havaittava – suunnilleen hiekanjyvän painoinen. Tutkijat ovat kehittäneet mullistavan tekniikan suurten ja pienten valotehon mittaamiseksi havaitsemalla valon peiliin kohdistaman säteilypaineen. Säteilymanometri (RPPM) on suunniteltu suuritehoisille...valonlähteetkäyttäen erittäin tarkkaa laboratoriovaakaa, jonka peilit pystyvät heijastamaan 99,999 % valosta. Kun lasersäde heijastuu peilistä, vaaka tallentaa sen aiheuttaman paineen. Voiman mittaustulos muunnetaan sitten tehon mittaukseksi.
Mitä suurempi lasersäteen teho on, sitä suurempi heijastimen siirtymä. Havaitsemalla tämän siirtymän määrän tarkasti tutkijat voivat mitata säteen tehon herkästi. Muodostuva rasitus voi olla hyvin pieni. Erittäin voimakas 100 kilowatin säde kohdistaa noin 68 milligramman voiman. Säteilypaineen tarkka mittaaminen paljon pienemmällä teholla vaatii erittäin monimutkaista suunnittelua ja jatkuvasti parannettavaa suunnittelua. Nyt se tarjoaa alkuperäisen RPPM-suunnittelun suuremmille tehoille. Samaan aikaan tutkijaryhmä kehittää seuraavan sukupolven instrumenttia nimeltä Beam Box, joka parantaa RPPM:ää yksinkertaisten online-laseritehon mittausten avulla ja laajentaa havaitsemisaluetta pienemmille tehoille. Toinen varhaisissa prototyypeissä kehitetty teknologia on Smart Mirror, joka pienentää mittarin kokoa entisestään ja mahdollistaa hyvin pienten tehomäärien havaitsemisen. Lopulta se laajentaa tarkat säteilypaineen mittaukset radioaaltojen tai mikroaaltosäteiden käyttämille tasoille, joilla tällä hetkellä ei ole kykyä mitata tarkasti.
Suurempi laserteho mitataan yleensä suuntaamalla säde tiettyyn määrään kiertävää vettä ja havaitsemalla lämpötilan nousu. Käytettävät säiliöt voivat olla suuria ja kannettavuus on ongelma. Kalibrointi vaatii yleensä laserin lähettämisen standardilaboratorioon. Toinen valitettava haittapuoli: mittauslaite on vaarassa vaurioitua lasersäteestä, jota sen on tarkoitus mitata. Erilaiset säteilypainemallit voivat poistaa nämä ongelmat ja mahdollistaa tarkat tehomittaukset käyttäjän työmaalla.
Julkaisuaika: 31.7.2024