שיטה מהפכנית למדידת הספק אופטי

שיטה מהפכנית למדידת הספק אופטי
לייזריםמכל הסוגים והעוצמות נמצאים בכל מקום, החל מצביעים לניתוחי עיניים ועד קרני אור ומתכות המשמשות לחיתוך בדי בגדים ומוצרים רבים. הם משמשים במדפסות, אחסון נתונים ותקשורת אופטיתיישומי ייצור כגון ריתוך; כלי נשק צבאיים וטווחי ירי; ציוד רפואי; ישנם יישומים רבים אחרים. ככל שגובר תפקידו של ה-לייזר, כך דחוף יותר הצורך לכייל במדויק את תפוקת ההספק שלו.
טכניקות מסורתיות למדידת עוצמת לייזר דורשות מכשיר שיכול לספוג את כל האנרגיה בקרן כחום. על ידי מדידת שינוי הטמפרטורה, החוקרים יכולים לחשב את עוצמת הלייזר.
אבל עד כה, לא הייתה דרך למדוד במדויק את עוצמת הלייזר בזמן אמת במהלך הייצור, למשל, כאשר לייזר חותך או מתיך אובייקט. ללא מידע זה, ייתכן שיצרנים מסוימים יצטרכו להשקיע יותר זמן וכסף בהערכת האם החלקים שלהם עומדים במפרטי הייצור לאחר הייצור.
לחץ קרינה פותר בעיה זו. לאור אין מסה, אך יש לו תנע, המעניק לו כוח כשהוא פוגע בעצם. כוחה של קרן לייזר של קילוואט אחד (kW) הוא קטן, אך מורגש - בערך במשקל של גרגר חול. חוקרים פיתחו טכניקה מהפכנית למדידת כמויות גדולות וקטנות של עוצמת אור על ידי גילוי לחץ הקרינה שמפעיל האור על מראה. מד לחץ קרינה (RPPM) מיועד לעוצמה גבוהה.מקורות אורבאמצעות מאזני מעבדה מדויקים עם מראות המסוגלות להחזיר 99.999% מהאור. כאשר קרן הלייזר מוחזרת מהמראה, המאזניים רושמים את הלחץ שהיא מפעילה. מדידת הכוח מומרת לאחר מכן למדידת הספק.
ככל שעוצמת קרן הלייזר גבוהה יותר, כך תזוזה של המשקף גדולה יותר. על ידי גילוי מדויק של כמות התזוזה הזו, מדענים יכולים למדוד ברגישות את עוצמת הקרן. המאמץ הכרוך בכך יכול להיות מינימלי מאוד. קרן חזקה במיוחד של 100 קילוואט מפעילה כוח בטווח של 68 מיליגרם. מדידה מדויקת של לחץ קרינה בהספק נמוך בהרבה דורשת תכנון מורכב ביותר ושיפור מתמיד בהנדסה. כעת מציעה את התכנון המקורי של RPPM עבור לייזרים בעלי עוצמה גבוהה יותר. במקביל, צוות החוקרים מפתח מכשיר מהדור הבא בשם Beam Box שישפר את RPPM באמצעות מדידות עוצמת לייזר מקוונות פשוטות והרחבת טווח הגילוי להספק נמוך יותר. טכנולוגיה נוספת שפותחה באבות טיפוס מוקדמים היא Smart Mirror, שתצמצם עוד יותר את גודל המונה ותספק את היכולת לזהות כמויות קטנות מאוד של עוצמה. בסופו של דבר, היא תרחיב את מדידות לחץ הקרינה המדויקות לרמות המיושמות על ידי גלי רדיו או קרני מיקרוגל שכיום חסרות חמורות את היכולת למדוד במדויק.
עוצמת לייזר גבוהה יותר נמדדת בדרך כלל על ידי כיוון הקרן לכמות מסוימת של מים במחזור וגילוי עלייה בטמפרטורה. המיכלים המעורבים יכולים להיות גדולים וניידות היא בעיה. כיול דורש בדרך כלל שידור לייזר למעבדה סטנדרטית. חיסרון מצער נוסף: מכשיר הגילוי נמצא בסכנת נזק מקרן הלייזר שהוא אמור למדוד. מודלים שונים של לחץ קרינה יכולים לבטל בעיות אלו ולאפשר מדידות הספק מדויקות באתר המשתמש.