วิธีการปฏิวัติการวัดกำลังแสง

วิธีการปฏิวัติการวัดกำลังแสง
เลเซอร์มีทุกประเภทและความเข้มข้นอยู่ทุกที่ ตั้งแต่ตัวชี้สำหรับการผ่าตัดดวงตา ไปจนถึงลำแสง โลหะที่ใช้ตัดผ้าและผลิตภัณฑ์ต่างๆ มากมาย ใช้ในเครื่องพิมพ์ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล และการสื่อสารด้วยแสงการใช้งานด้านการผลิต เช่น การเชื่อม อาวุธและการวัดระยะทางการทหาร อุปกรณ์ทางการแพทย์ มีการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย ยิ่งบทบาทที่มีบทบาทสำคัญมากเท่าใดเลเซอร์สิ่งที่เร่งด่วนกว่าคือความจำเป็นในการปรับเทียบกำลังไฟฟ้าขาออกให้แม่นยำ
เทคนิคดั้งเดิมในการวัดกำลังของเลเซอร์ต้องใช้เครื่องมือที่สามารถดูดซับพลังงานทั้งหมดในลำแสงเป็นความร้อน โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นักวิจัยสามารถคำนวณกำลังของเลเซอร์ได้
แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีวิธีการวัดกำลังของเลเซอร์อย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์ในระหว่างการผลิต เช่น เมื่อเลเซอร์ตัดหรือหลอมวัตถุ หากไม่มีข้อมูลนี้ ผู้ผลิตบางรายอาจต้องใช้เวลาและเงินมากขึ้นในการประเมินว่าชิ้นส่วนของตนเป็นไปตามข้อกำหนดการผลิตหลังการผลิตหรือไม่
แรงดันรังสีช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แสงไม่มีมวล แต่มีโมเมนตัม ซึ่งทำให้มีแรงเมื่อกระทบกับวัตถุ แรงของลำแสงเลเซอร์ขนาด 1 กิโลวัตต์ (kW) มีขนาดเล็กแต่สามารถสังเกตเห็นได้ นั่นคือมีน้ำหนักเท่ากับเม็ดทราย นักวิจัยได้ริเริ่มเทคนิคใหม่ที่ปฏิวัติวงการในการวัดพลังงานแสงในปริมาณมากและน้อยด้วยการตรวจจับแรงดันรังสีที่แสงกระทำต่อกระจก มาโนมิเตอร์รังสี (RPPM) ได้รับการออกแบบให้มีพลังงานสูงแหล่งกำเนิดแสงโดยใช้เครื่องชั่งในห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงพร้อมกระจกที่สามารถสะท้อนแสงได้ 99.999% เมื่อลำแสงเลเซอร์สะท้อนจากกระจก เครื่องชั่งจะบันทึกแรงกดที่กระทำ จากนั้นการวัดแรงจะถูกแปลงเป็นการวัดกำลัง
ยิ่งลำแสงเลเซอร์มีกำลังมากเท่าไร การเคลื่อนตัวของตัวสะท้อนแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดกำลังของลำแสงได้อย่างแม่นยำโดยการตรวจจับปริมาณการเคลื่อนตัวดังกล่าว ความเครียดที่เกิดขึ้นสามารถลดลงได้มาก ลำแสงที่มีกำลังแรงสูงเป็นพิเศษ 100 กิโลวัตต์จะออกแรงในช่วง 68 มิลลิกรัม การวัดความดันรังสีที่แม่นยำด้วยกำลังที่ต่ำกว่ามากนั้นต้องอาศัยการออกแบบที่ซับซ้อนอย่างมากและการปรับปรุงวิศวกรรมอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบันมีการออกแบบ RPPM ดั้งเดิมสำหรับเลเซอร์ที่มีกำลังสูง ในเวลาเดียวกัน ทีมนักวิจัยกำลังพัฒนาเครื่องมือรุ่นต่อไปที่เรียกว่า Beam Box ซึ่งจะปรับปรุง RPPM ผ่านการวัดกำลังเลเซอร์ออนไลน์แบบง่ายๆ และขยายช่วงการตรวจจับให้ใช้พลังงานต่ำลง เทคโนโลยีอีกชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นในต้นแบบแรกๆ คือ Smart Mirror ซึ่งจะลดขนาดของมิเตอร์ลงอีก และให้ความสามารถในการตรวจจับพลังงานในปริมาณที่น้อยมาก ในที่สุด เทคโนโลยีดังกล่าวจะขยายการวัดความดันรังสีที่แม่นยำให้ไปถึงระดับที่ใช้โดยคลื่นวิทยุหรือลำแสงไมโครเวฟ ซึ่งปัจจุบันยังขาดความสามารถในการวัดอย่างแม่นยำอย่างมาก
โดยทั่วไปจะวัดกำลังของเลเซอร์ที่สูงขึ้นโดยการเล็งลำแสงไปที่น้ำที่หมุนเวียนในปริมาณหนึ่งและตรวจจับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ถังที่เกี่ยวข้องอาจมีขนาดใหญ่และพกพาสะดวก การสอบเทียบมักต้องใช้การส่งเลเซอร์ไปยังห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ข้อเสียที่น่าเสียดายอีกประการหนึ่งคือ เครื่องมือตรวจจับมีความเสี่ยงที่จะได้รับความเสียหายจากลำแสงเลเซอร์ที่ควรจะวัด โมเดลความดันรังสีต่างๆ สามารถขจัดปัญหาเหล่านี้ได้และทำให้สามารถวัดกำลังได้อย่างแม่นยำที่ไซต์ของผู้ใช้