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レーザー光線が、眼科手術用のポインターから光線、衣類の生地を裁断する金属、その他多くの製品に使用されています。プリンター、データストレージ、そして光通信溶接などの製造業への応用、軍事兵器や測距、医療機器など、他にも多くの用途があります。レーザ、その電力出力を正確に調整する必要性がより緊急になります。
従来のレーザー出力測定技術では、ビーム内のエネルギーをすべて熱として吸収できる装置が必要でした。研究者たちは温度変化を測定することで、レーザー出力を計算することができます。
しかしこれまで、レーザーが物体を切断したり溶かしたりする際のレーザー出力を、製造工程において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。この情報がなければ、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あるかもしれません。
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、物体に当たると力を発揮します。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、目に見えて分かります。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、高出力のレーザー光を扱うために設計されています。光源99.999%の光を反射する鏡を備えた高精度の実験室用天秤を使用します。レーザー光線が鏡で反射すると、天秤は加えられた圧力を記録します。この力の測定値は、電力の測定値に変換されます。
レーザービームの出力が高いほど、反射鏡の変位が大きくなります。この変位量を正確に検出することで、科学者はビームの出力を高感度に測定できます。発生する応力はごくわずかです。100キロワットの超強力ビームは、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を正確に測定するには、非常に複雑な設計と継続的なエンジニアリングの改良が必要です。現在、高出力レーザー向けの独自のRPPM設計を提供しています。同時に、研究チームはBeam Boxと呼ばれる次世代機器を開発しています。この機器は、シンプルなオンラインレーザー出力測定によってRPPMを改良し、検出範囲をより低い出力まで拡張します。初期プロトタイプで開発されたもう1つの技術はSmart Mirrorで、これによりメーターのサイズがさらに小型化され、非常に小さな出力を検出できるようになります。最終的には、現在正確な測定が著しく困難である電波やマイクロ波ビームによって適用されるレベルまで、正確な放射圧測定を拡張します。
より高いレーザー出力は通常、一定量の循環水にビームを照射し、温度上昇を検出することで測定されます。この測定にはタンクが大型​​になる場合があり、可搬性にも問題があります。校正には通常、標準試験所へのレーザー伝送が必要です。もう一つの残念な欠点は、検出装置が測定対象のレーザービームによって損傷を受ける危険性があることです。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、ユーザーサイトで正確な出力測定が可能になります。