طريقة ثورية لقياس القدرة الضوئية

طريقة ثورية لقياس القدرة الضوئية
الليزرتتواجد هذه المواد بجميع أنواعها وشداتها في كل مكان، بدءًا من مؤشرات جراحة العيون، مرورًا بأشعة الضوء، وصولًا إلى المعادن المستخدمة في قطع أقمشة الملابس والعديد من المنتجات الأخرى. كما تُستخدم في الطابعات، وتخزين البيانات، و...الاتصالات الضوئيةتشمل التطبيقات التصنيعية اللحام، والأسلحة العسكرية وتحديد المدى، والمعدات الطبية، بالإضافة إلى العديد من التطبيقات الأخرى. ويزداد الدور الذي يلعبه كل تطبيق أهمية.ليزروبالتالي، تزداد الحاجة إلى معايرة إنتاج الطاقة بدقة.
تتطلب التقنيات التقليدية لقياس قدرة الليزر جهازًا قادرًا على امتصاص كل الطاقة الموجودة في الشعاع على شكل حرارة. ومن خلال قياس التغير في درجة الحرارة، يستطيع الباحثون حساب قدرة الليزر.
لكن حتى الآن، لم تكن هناك طريقة لقياس طاقة الليزر بدقة في الوقت الفعلي أثناء التصنيع، على سبيل المثال، عند قيام الليزر بقطع أو صهر جسم ما. وبدون هذه المعلومات، قد يضطر بعض المصنّعين إلى إنفاق المزيد من الوقت والمال لتقييم ما إذا كانت أجزاؤهم مطابقة لمواصفات التصنيع بعد الإنتاج.
يُحلّ ضغط الإشعاع هذه المشكلة. فالضوء ليس له كتلة، ولكنه يمتلك زخمًا، مما يمنحه قوة عند اصطدامه بجسم ما. قوة شعاع ليزر بقوة 1 كيلوواط (kW) صغيرة، لكنها ملحوظة - تُعادل تقريبًا وزن حبة رمل. وقد ابتكر الباحثون تقنية ثورية لقياس كميات كبيرة وصغيرة من طاقة الضوء عن طريق رصد ضغط الإشعاع الذي يُمارسه الضوء على مرآة. صُمم مقياس ضغط الإشعاع (RPPM) لقياس الطاقة العالية.مصادر الإضاءةباستخدام ميزان مختبري عالي الدقة مزود بمرايا قادرة على عكس 99.999% من الضوء، يسجل الميزان الضغط الذي يُحدثه شعاع الليزر عند ارتداده عن المرآة. ثم تُحوّل قياسات القوة إلى قياسات للطاقة.
كلما زادت قوة شعاع الليزر، زادت إزاحة العاكس. ومن خلال الكشف الدقيق عن مقدار هذه الإزاحة، يستطيع العلماء قياس قوة الشعاع بدقة عالية. ويمكن أن يكون الإجهاد الناتج ضئيلاً للغاية. فعلى سبيل المثال، يُولّد شعاع فائق القوة بقدرة 100 كيلوواط قوة في حدود 68 ملليغرامًا. ويتطلب القياس الدقيق لضغط الإشعاع عند قدرات أقل بكثير تصميمًا بالغ التعقيد وهندسة متطورة باستمرار. وتقدم الشركة الآن تصميم RPPM الأصلي لأجهزة الليزر ذات القدرات العالية. وفي الوقت نفسه، يعمل فريق الباحثين على تطوير جهاز من الجيل التالي يُسمى Beam Box، والذي سيُحسّن من أداء RPPM من خلال قياسات بسيطة لقوة الليزر عبر الإنترنت، وتوسيع نطاق الكشف ليشمل قدرات أقل. ومن التقنيات الأخرى التي طُوّرت في النماذج الأولية، تقنية Smart Mirror، التي ستُقلّل حجم الجهاز بشكل أكبر، وتُتيح الكشف عن كميات ضئيلة جدًا من الطاقة. وفي نهاية المطاف، ستُمكّن هذه التقنية من قياس ضغط الإشعاع بدقة عالية حتى عند مستويات الطاقة التي تُولّدها موجات الراديو أو أشعة الميكروويف، والتي تفتقر حاليًا إلى القدرة على قياسها بدقة.
عادةً ما تُقاس قدرة الليزر العالية بتوجيه الشعاع نحو كمية معينة من الماء المتداول ورصد ارتفاع درجة الحرارة. قد تكون الخزانات المستخدمة كبيرة الحجم، مما يجعل نقلها أمرًا صعبًا. تتطلب المعايرة عادةً إرسال شعاع الليزر إلى مختبر معتمد. ومن عيوبها الأخرى: أن جهاز الكشف مُعرّض للتلف بفعل شعاع الليزر الذي يُفترض أن يقيسه. يمكن لبعض نماذج ضغط الإشعاع المختلفة التغلب على هذه المشاكل، مما يُتيح قياسات دقيقة لقدرة الليزر في موقع المستخدم.