วิธีการปฏิวัติการวัดพลังงานแสง

วิธีการปฏิวัติการวัดพลังงานแสง
เลเซอร์ในทุกประเภทและความเข้มมีอยู่ทั่วไปตั้งแต่พอยน์เตอร์ไปจนถึงการผ่าตัดตาไปจนถึงคานแสงไปจนถึงโลหะที่ใช้ในการตัดผ้าเสื้อผ้าและผลิตภัณฑ์มากมาย พวกเขาใช้ในเครื่องพิมพ์การจัดเก็บข้อมูลและการสื่อสารด้วยแสง- แอพพลิเคชั่นการผลิตเช่นการเชื่อม อาวุธทหารและการต่าง ๆ อุปกรณ์การแพทย์; มีแอปพลิเคชันอื่น ๆ อีกมากมาย ยิ่งมีบทบาทสำคัญยิ่งกว่าเลเซอร์ยิ่งเร่งด่วนมากขึ้นคือความจำเป็นในการปรับอัตราการส่งออกพลังงานอย่างแม่นยำ
เทคนิคดั้งเดิมสำหรับการวัดพลังงานเลเซอร์ต้องใช้อุปกรณ์ที่สามารถดูดซับพลังงานทั้งหมดในลำแสงเป็นความร้อน โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมินักวิจัยสามารถคำนวณพลังของเลเซอร์
แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีทางวัดพลังงานเลเซอร์อย่างแม่นยำในเวลาจริงระหว่างการผลิตตัวอย่างเช่นเมื่อเลเซอร์ตัดหรือละลายวัตถุ หากไม่มีข้อมูลนี้ผู้ผลิตบางรายอาจต้องใช้เวลาและเงินมากขึ้นประเมินว่าชิ้นส่วนของพวกเขาตรงตามข้อกำหนดการผลิตหลังจากการผลิตหรือไม่
ความดันรังสีช่วยแก้ปัญหานี้ แสงไม่มีมวล แต่มีโมเมนตัมซึ่งให้แรงเมื่อมันกระทบกับวัตถุ แรงของลำแสงเลเซอร์ 1 กิโลวัตต์ (กิโลวัตต์) มีขนาดเล็ก แต่เห็นได้ชัดเจน - เกี่ยวกับน้ำหนักของเม็ดทราย นักวิจัยได้บุกเบิกเทคนิคการปฏิวัติเพื่อวัดพลังงานแสงจำนวนมากและขนาดเล็กโดยการตรวจจับความดันรังสีที่ใช้แสงบนกระจก Radiation Manometer (RPPM) ได้รับการออกแบบมาสำหรับพลังงานสูงแหล่งกำเนิดแสงการใช้ความสมดุลในห้องปฏิบัติการที่มีความแม่นยำสูงพร้อมกระจกที่สามารถสะท้อนแสงได้ 99.999% ในขณะที่ลำแสงเลเซอร์กระเด้งออกจากกระจกสมดุลจะบันทึกความดันที่ออกแรง การวัดแรงจะถูกแปลงเป็นการวัดพลังงาน
ยิ่งพลังของลำแสงเลเซอร์สูงขึ้นเท่าใดการกระจัดของตัวสะท้อนแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โดยการตรวจจับปริมาณการกระจัดนี้อย่างแม่นยำนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดพลังของลำแสงได้อย่างไว ความเครียดที่เกี่ยวข้องอาจน้อยมาก ลำแสงที่แข็งแกร่งสุด 100 กิโลวัตต์ใช้แรงในช่วง 68 มิลลิกรัม การวัดความดันรังสีที่ถูกต้องที่พลังงานต่ำกว่านั้นต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนสูงและปรับปรุงวิศวกรรมอย่างต่อเนื่อง ตอนนี้มีการออกแบบ RPPM ดั้งเดิมสำหรับเลเซอร์พลังงานที่สูงขึ้น ในขณะเดียวกันทีมนักวิจัยกำลังพัฒนาเครื่องมือรุ่นต่อไปที่เรียกว่า BEAM Box ซึ่งจะปรับปรุง RPPM ผ่านการวัดพลังงานเลเซอร์ออนไลน์อย่างง่ายและขยายช่วงการตรวจจับให้ต่ำลง เทคโนโลยีอื่นที่พัฒนาขึ้นในต้นแบบต้นคือ Mirror Smart ซึ่งจะลดขนาดของมิเตอร์และให้ความสามารถในการตรวจจับพลังงานในปริมาณน้อยมาก ในที่สุดมันจะขยายการวัดความดันรังสีที่แม่นยำไปยังระดับที่ใช้โดยคลื่นวิทยุหรือคานไมโครเวฟซึ่งปัจจุบันขาดความสามารถในการวัดอย่างแม่นยำ
พลังงานเลเซอร์ที่สูงขึ้นมักจะวัดโดยการเล็งลำแสงในปริมาณน้ำไหลเวียนและตรวจจับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ รถถังที่เกี่ยวข้องอาจมีขนาดใหญ่และการพกพาเป็นปัญหา การสอบเทียบมักจะต้องใช้การส่งเลเซอร์ไปยังห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ข้อเสียเปรียบที่โชคร้ายอีกประการหนึ่ง: เครื่องมือตรวจจับกำลังตกอยู่ในอันตรายจากการได้รับความเสียหายจากลำแสงเลเซอร์ที่ควรวัด แบบจำลองความดันรังสีต่าง ๆ สามารถกำจัดปัญหาเหล่านี้และเปิดใช้งานการวัดพลังงานที่ถูกต้องที่ไซต์ของผู้ใช้