วิธีการปฏิวัติการวัดกำลังแสง

วิธีการปฏิวัติการวัดกำลังแสง
เลเซอร์มีทุกประเภทและความเข้มทุกที่ ตั้งแต่พอยน์เตอร์สำหรับการผ่าตัดตาไปจนถึงลำแสงไปจนถึงโลหะที่ใช้ตัดผ้าเสื้อผ้าและผลิตภัณฑ์มากมาย ใช้ในเครื่องพิมพ์ การจัดเก็บข้อมูล และการสื่อสารด้วยแสง- การใช้งานด้านการผลิต เช่น การเชื่อม อาวุธยุทโธปกรณ์และอาวุธยุทโธปกรณ์ อุปกรณ์การแพทย์ มีแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ อีกมากมาย ยิ่งมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเท่านั้นเลเซอร์สิ่งที่เร่งด่วนกว่าคือความจำเป็นในการปรับเทียบกำลังขับอย่างแม่นยำ
เทคนิคดั้งเดิมในการวัดกำลังเลเซอร์ต้องใช้อุปกรณ์ที่สามารถดูดซับพลังงานทั้งหมดในลำแสงเป็นความร้อนได้ นักวิจัยสามารถคำนวณกำลังของเลเซอร์ได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีวิธีใดที่จะวัดกำลังเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์ระหว่างการผลิต เช่น เมื่อเลเซอร์ตัดหรือละลายวัตถุ หากไม่มีข้อมูลนี้ ผู้ผลิตบางรายอาจต้องใช้เวลาและเงินมากขึ้นในการประเมินว่าชิ้นส่วนของตนมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านการผลิตหลังการผลิตหรือไม่
แรงดันรังสีช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แสงไม่มีมวล แต่มีโมเมนตัมซึ่งให้แรงเมื่อกระทบกับวัตถุ แรงของลำแสงเลเซอร์ 1 กิโลวัตต์ (kW) มีขนาดเล็ก แต่สังเกตได้ชัดเจน – ประมาณน้ำหนักของเม็ดทราย นักวิจัยได้บุกเบิกเทคนิคการปฏิวัติในการวัดพลังงานแสงปริมาณมากและน้อยโดยการตรวจจับแรงดันรังสีที่เกิดจากแสงบนกระจก Radiation Manometer (RPPM) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีกำลังสูงแหล่งกำเนิดแสงโดยใช้เครื่องชั่งในห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงพร้อมกระจกที่สามารถสะท้อนแสงได้ 99.999% ขณะที่ลำแสงเลเซอร์สะท้อนออกจากกระจก เครื่องชั่งจะบันทึกแรงกดที่กระจกกระทำ จากนั้นการวัดแรงจะถูกแปลงเป็นการวัดกำลัง
ยิ่งพลังของลำแสงเลเซอร์สูงเท่าใด การเคลื่อนตัวของตัวสะท้อนแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ด้วยการตรวจจับปริมาณของการกระจัดนี้อย่างแม่นยำ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถวัดกำลังของลำแสงได้อย่างละเอียดอ่อน ความเครียดที่เกี่ยวข้องอาจมีน้อยมาก ลำแสงกำลังแรงพิเศษ 100 กิโลวัตต์ ออกแรงในช่วง 68 มิลลิกรัม การวัดความดันการแผ่รังสีที่แม่นยำด้วยพลังงานที่ต่ำกว่ามากนั้นต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนสูงและการปรับปรุงทางวิศวกรรมอย่างต่อเนื่อง ขณะนี้นำเสนอการออกแบบ RPPM ดั้งเดิมสำหรับเลเซอร์กำลังที่สูงขึ้น ในเวลาเดียวกัน ทีมนักวิจัยกำลังพัฒนาเครื่องมือรุ่นต่อไปที่เรียกว่า Beam Box ที่จะปรับปรุง RPM ผ่านการวัดพลังงานเลเซอร์แบบออนไลน์ง่ายๆ และขยายช่วงการตรวจจับให้ใช้พลังงานต่ำลง เทคโนโลยีอีกประการหนึ่งที่พัฒนาขึ้นในต้นแบบรุ่นแรกๆ คือ Smart Mirror ซึ่งจะลดขนาดของมิเตอร์ลงอีก และให้ความสามารถในการตรวจจับพลังงานจำนวนน้อยมาก ในที่สุดก็จะขยายการวัดความดันรังสีที่แม่นยำไปยังระดับที่ใช้โดยคลื่นวิทยุหรือลำแสงไมโครเวฟซึ่งในปัจจุบันยังขาดความสามารถในการวัดที่แม่นยำอย่างรุนแรง
โดยปกติแล้ว กำลังเลเซอร์ที่สูงขึ้นจะวัดโดยการเล็งลำแสงไปที่ปริมาณน้ำที่หมุนเวียนอยู่จำนวนหนึ่ง และตรวจจับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น รถถังที่เกี่ยวข้องอาจมีขนาดใหญ่และการพกพาเป็นปัญหา การสอบเทียบมักจะต้องมีการส่งเลเซอร์ไปยังห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่ง: เครื่องมือตรวจจับตกอยู่ในอันตรายจากการได้รับความเสียหายจากลำแสงเลเซอร์ที่ควรจะวัด โมเดลแรงดันการแผ่รังสีต่างๆ สามารถขจัดปัญหาเหล่านี้และทำให้สามารถวัดพลังงานได้อย่างแม่นยำที่ไซต์ของผู้ใช้