光パワー測定の革新的な方法

光パワー測定の革新的な方法
レーザーあらゆる種類と強度の電磁波が至る所に存在し、眼科手術用のポインターから光線、衣料品の生地を切断するために使用される金属、その他多くの製品に使用されています。これらはプリンター、データストレージ、光通信溶接などの製造用途、軍事兵器および測距、医療機器、その他多くの用途があります。レーザだからこそ、その出力電力を正確に調整する必要性がより切迫している。
従来のレーザー出力測定法では、ビームのエネルギーをすべて熱として吸収できる装置が必要となる。研究者たちは、温度変化を測定することでレーザーの出力を算出する。
しかし、これまで、レーザーが物体を切断したり溶融したりする際の製造工程において、レーザー出力をリアルタイムで正確に測定する方法はありませんでした。この情報がないため、一部のメーカーは、製造後に部品が製造仕様を満たしているかどうかを評価するために、より多くの時間と費用を費やす必要が生じる可能性があります。
放射圧はこの問題を解決します。光には質量はありませんが、運動量があり、物体に当たると力が生じます。1キロワット（kW）のレーザービームの力は小さいですが、砂粒ほどの重さで、無視できないほどです。研究者たちは、光が鏡に及ぼす放射圧を検出することで、大小さまざまな光パワーを測定する革新的な技術を開発しました。放射圧計（RPPM）は高出力向けに設計されています。光源99.999%の光を反射できる鏡を備えた高精度実験用天秤を使用する。レーザー光が鏡に反射すると、天秤はそれが及ぼす圧力を記録する。そして、その力の測定値を電力の測定値に変換する。
レーザービームの出力が高いほど、反射鏡の変位は大きくなります。科学者はこの変位量を正確に検出することで、ビームの出力を感度よく測定できます。関連する応力は非常に小さい場合があります。100キロワットの超強力なビームは、68ミリグラム程度の力を及ぼします。はるかに低い出力での放射圧の正確な測定には、非常に複雑な設計と絶え間ないエンジニアリングの改善が必要です。現在、高出力レーザー向けのオリジナルのRPPM設計を提供しています。同時に、研究チームは、シンプルなオンラインレーザー出力測定と検出範囲を低出力まで拡張することでRPPMを改良する次世代機器「ビームボックス」を開発しています。初期プロトタイプで開発されたもう1つの技術はスマートミラーで、メーターのサイズをさらに縮小し、非常に微量の出力を検出する機能を提供します。最終的には、現在正確な測定能力が著しく不足している電波やマイクロ波ビームによって加えられるレベルまで、正確な放射圧測定を拡張します。
レーザー出力の測定は通常、一定量の循環水にレーザー光を照射し、温度上昇を検出することによって行われます。使用するタンクは大型になる場合があり、持ち運びが課題となります。校正には通常、標準研究所へのレーザー送信が必要です。また、もう一つの残念な欠点として、測定対象のレーザー光によって検出装置が損傷する危険性があります。様々な放射圧モデルを用いることで、これらの問題を解消し、ユーザー現場で正確な出力測定が可能になります。