Revolutionäre Methode zur optischen Leistungsmessung

Revolutionäre Methode zur optischen Leistungsmessung
Laseraller Art und Intensität sind allgegenwärtig, von Pointern für die Augenchirurgie über Lichtstrahlen bis hin zu Metallen, die zum Schneiden von Kleidungsstoffen und vielen Produkten verwendet werden. Sie werden in Druckern, Datenspeichern undoptische Kommunikation; Fertigungsanwendungen wie Schweißen; Militärische Waffen und Entfernungsmessung; Medizinische Geräte; Es gibt viele weitere Anwendungen. Je wichtiger die Rolle derLaser, desto dringender ist die Notwendigkeit, seine Leistungsabgabe präzise zu kalibrieren.
Herkömmliche Verfahren zur Messung der Laserleistung erfordern ein Gerät, das die gesamte Energie des Strahls in Wärme umwandeln kann. Durch Messung der Temperaturänderung können die Forscher die Laserleistung berechnen.
Bisher gab es jedoch keine Möglichkeit, die Laserleistung während der Fertigung in Echtzeit genau zu messen, beispielsweise wenn ein Laser ein Objekt schneidet oder schmilzt. Ohne diese Informationen müssen einige Hersteller möglicherweise mehr Zeit und Geld aufwenden, um zu prüfen, ob ihre Teile nach der Produktion den Fertigungsspezifikationen entsprechen.
Der Strahlungsdruck löst dieses Problem. Licht hat keine Masse, aber einen Impuls, der ihm beim Auftreffen auf ein Objekt eine Kraft verleiht. Die Kraft eines 1-Kilowatt-Laserstrahls ist gering, aber spürbar – etwa so schwer wie ein Sandkorn. Forscher haben eine revolutionäre Technik entwickelt, um große und kleine Lichtleistungen zu messen, indem sie den Strahlungsdruck messen, den das Licht auf einen Spiegel ausübt. Das Strahlungsmanometer (RPPM) ist für Hochleistungs-LichtquellenMithilfe einer hochpräzisen Laborwaage, deren Spiegel 99,999 % des Lichts reflektieren, wird der Laserstrahl vom Spiegel reflektiert und die Waage erfasst den Druck, den der Spiegel ausübt. Die Kraftmessung wird anschließend in eine Leistungsmessung umgewandelt.
Je höher die Leistung des Laserstrahls, desto größer die Verschiebung des Reflektors. Durch die genaue Erfassung des Betrags dieser Verschiebung können Wissenschaftler die Leistung des Strahls empfindlich messen. Die dabei auftretende Spannung kann sehr gering sein. Ein superstarker Strahl von 100 Kilowatt übt eine Kraft im Bereich von 68 Milligramm aus. Die genaue Messung des Strahlungsdrucks bei viel geringerer Leistung erfordert ein hochkomplexes Design und sich ständig verbessernde Technik. Jetzt wird das ursprüngliche RPPM-Design für Laser mit höherer Leistung angeboten. Gleichzeitig entwickelt das Forscherteam ein Instrument der nächsten Generation namens Beam Box, das RPPM durch einfache Online-Messungen der Laserleistung verbessern und den Erfassungsbereich auf niedrigere Leistungen ausweiten wird. Eine weitere in frühen Prototypen entwickelte Technologie ist Smart Mirror, wodurch die Größe des Messgeräts weiter reduziert und die Fähigkeit zur Erkennung sehr geringer Leistungsmengen ermöglicht wird. Schließlich wird es genaue Strahlungsdruckmessungen auf Werte ausdehnen, die von Radiowellen oder Mikrowellenstrahlen angewendet werden, für die derzeit keine genaue Messung möglich ist.
Höhere Laserleistungen werden üblicherweise gemessen, indem der Strahl auf eine bestimmte Menge zirkulierenden Wassers gerichtet wird und ein Temperaturanstieg erfasst wird. Die verwendeten Tanks können groß sein, und die Tragbarkeit ist problematisch. Die Kalibrierung erfordert in der Regel die Laserübertragung an ein Standardlabor. Ein weiterer Nachteil: Das Messgerät kann durch den zu messenden Laserstrahl beschädigt werden. Verschiedene Strahlungsdruckmodelle können diese Probleme beseitigen und präzise Leistungsmessungen vor Ort ermöglichen.