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
レーザー目の手術用のポインターから光線、衣類や多くの製品の切断に使用される金属に至るまで、あらゆる種類と強度の光があらゆる場所に存在します。これらはプリンター、データストレージ、および光通信;溶接などの製造用途。軍事兵器と測距;医療機器;他にも多くのアプリケーションがあります。果たす役割が重要であればあるほど、レーザ、出力を正確に調整する必要性がより緊急になります。
レーザー出力を測定する従来の技術では、ビーム内のすべてのエネルギーを熱として吸収できるデバイスが必要です。温度変化を測定することで、研究者はレーザーの出力を計算できます。
しかしこれまで、製造中、たとえばレーザーで物体を切断したり溶かしたりするとき、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。この情報がなければ、製造業者によっては、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。光には質量がありませんが、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、顕著であり、砂粒ほどの重さです。研究者らは、光がミラーに及ぼす放射圧力を検出することで、大小の光パワーを測定する革新的な技術を開発しました。放射圧力計 (RPPM) は高出力向けに設計されています光源光の 99.999% を反射できるミラーを備えた高精度の実験用天びんを使用します。レーザービームがミラーで反射すると、天秤はレーザービームが及ぼす圧力を記録します。次に、力の測定値がパワーの測定値に変換されます。
レーザービームの出力が高くなるほど、リフレクターの変位も大きくなります。この変位量を正確に検出することで、科学者はビームのパワーを高感度に測定できます。それに伴うストレスは非常に最小限で済みます。 100 キロワットの超強力なビームは、68 ミリグラムの範囲の力を及ぼします。はるかに低い電力で放射圧力を正確に測定するには、非常に複雑な設計とエンジニアリングの継続的な改善が必要です。高出力レーザー向けにオリジナルの RPPM 設計を提供するようになりました。同時に、研究者チームは、簡単なオンラインレーザーパワー測定を通じてRPPMを改善し、より低いパワーまで検出範囲を拡張するビームボックスと呼ばれる次世代機器を開発中です。初期のプロトタイプで開発されたもう 1 つのテクノロジーはスマート ミラーです。これはメーターのサイズをさらに縮小し、非常に微量の電力を検出する機能を提供します。最終的には、正確な放射圧測定を、現在正確に測定する能力が著しく欠けている電波またはマイクロ波ビームによって適用されるレベルまで拡張するでしょう。
より高いレーザー出力は、通常、ビームを一定量の循環水に向けて温度上昇を検出することによって測定されます。関連するタンクは大型になる可能性があり、可搬性が問題になります。通常、校正には標準的な研究室へのレーザー送信が必要です。もう 1 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する危険性があることです。さまざまな放射圧モデルにより、これらの問題が解決され、ユーザーのサイトで正確な電力測定が可能になります。