طريقة ثورية لقياس الطاقة الضوئية

طريقة ثورية لقياس الطاقة الضوئية
الليزربجميع أنواعها وكثافتها موجودة في كل مكان، بدءًا من مؤشرات جراحة العيون وحتى أشعة الضوء وحتى المعادن المستخدمة في قطع أقمشة الملابس والعديد من المنتجات. يتم استخدامها في الطابعات وتخزين البيانات والاتصالات البصرية; تطبيقات التصنيع مثل اللحام؛ الأسلحة العسكرية وتتراوح؛ المعدات الطبية. هناك العديد من التطبيقات الأخرى. والأهم من ذلك الدور الذي يلعبهالليزر، والأكثر إلحاحا هو الحاجة إلى معايرة إنتاج الطاقة بدقة.
تتطلب التقنيات التقليدية لقياس قوة الليزر جهازًا يمكنه امتصاص كل الطاقة الموجودة في الشعاع على شكل حرارة. ومن خلال قياس التغير في درجة الحرارة، تمكن الباحثون من حساب قوة الليزر.
ولكن حتى الآن، لا توجد طريقة لقياس قوة الليزر بدقة في الوقت الفعلي أثناء التصنيع، على سبيل المثال، عندما يقوم الليزر بقطع جسم ما أو إذابته. بدون هذه المعلومات، قد تضطر بعض الشركات المصنعة إلى إنفاق المزيد من الوقت والمال لتقييم ما إذا كانت أجزائها تلبي مواصفات التصنيع بعد الإنتاج.
الضغط الإشعاعي يحل هذه المشكلة. الضوء ليس له كتلة، ولكن له زخم، مما يمنحه قوة عندما يصطدم بجسم ما. إن قوة شعاع الليزر الذي تبلغ قوته 1 كيلووات صغيرة، ولكنها ملحوظة - تعادل وزن حبة رمل. ابتكر الباحثون تقنية ثورية لقياس كميات كبيرة وصغيرة من الطاقة الضوئية من خلال الكشف عن ضغط الإشعاع الذي يمارسه الضوء على المرآة. تم تصميم مقياس الضغط الإشعاعي (RPPM) للطاقة العاليةمصادر الضوءباستخدام ميزان مختبري عالي الدقة مزود بمرايا قادرة على عكس 99.999% من الضوء. عندما يرتد شعاع الليزر عن المرآة، يسجل الميزان الضغط الذي يمارسه. ثم يتم تحويل قياس القوة إلى قياس الطاقة.
كلما زادت قوة شعاع الليزر، زادت إزاحة العاكس. ومن خلال الكشف الدقيق عن مقدار هذه الإزاحة، يستطيع العلماء قياس قوة الشعاع بحساسية. يمكن أن يكون الضغط الذي ينطوي عليه الأمر ضئيلًا جدًا. يبذل شعاع فائق القوة بقوة 100 كيلووات قوة في حدود 68 ملليجرام. يتطلب القياس الدقيق للضغط الإشعاعي عند طاقة أقل بكثير تصميمًا معقدًا للغاية وتحسينًا هندسيًا مستمرًا. يقدم الآن تصميم RPPM الأصلي لأشعة الليزر ذات الطاقة العالية. وفي الوقت نفسه، يقوم فريق الباحثين بتطوير أداة من الجيل التالي تسمى Beam Box والتي من شأنها تحسين RPPM من خلال قياسات طاقة الليزر البسيطة عبر الإنترنت وتوسيع نطاق الكشف إلى طاقة أقل. هناك تقنية أخرى تم تطويرها في النماذج الأولية وهي المرآة الذكية، والتي ستعمل على تقليل حجم المقياس بشكل أكبر وتوفر القدرة على اكتشاف كميات صغيرة جدًا من الطاقة. وفي نهاية المطاف، سيتم توسيع نطاق قياسات الضغط الإشعاعي الدقيقة إلى المستويات التي تطبقها موجات الراديو أو أشعة الميكروويف التي تفتقر حاليًا بشدة إلى القدرة على القياس بدقة.
عادةً ما يتم قياس قوة الليزر الأعلى من خلال توجيه الشعاع إلى كمية معينة من الماء المتداول وكشف ارتفاع درجة الحرارة. يمكن أن تكون الدبابات المعنية كبيرة وتمثل إمكانية النقل مشكلة. تتطلب المعايرة عادة نقل الليزر إلى مختبر قياسي. عيب آخر مؤسف: أن جهاز الكشف معرض لخطر التلف بسبب شعاع الليزر الذي من المفترض أن يقيسه. يمكن لنماذج الضغط الإشعاعي المختلفة القضاء على هذه المشكلات وتمكين قياسات الطاقة الدقيقة في موقع المستخدم.