Metodo rivoluzionario per la misurazione della potenza ottica

Metodo rivoluzionario per la misurazione della potenza ottica
Laserdi tutti i tipi e intensità sono ovunque, dai puntatori per la chirurgia oculare ai fasci di luce ai metalli utilizzati per tagliare i tessuti degli abiti e molti prodotti. Sono utilizzati nelle stampanti, nell'archiviazione dei dati ecomunicazioni ottiche; Applicazioni manifatturiere come la saldatura; Armi militari e telemetria; Apparecchiature mediche; Ci sono molte altre applicazioni. Più importante è il ruolo svolto dallaserquanto più urgente è la necessità di calibrare con precisione la sua potenza erogata.
Le tecniche tradizionali per misurare la potenza del laser richiedono un dispositivo in grado di assorbire tutta l'energia del fascio sotto forma di calore. Misurando la variazione di temperatura, i ricercatori possono calcolare la potenza del laser.
Finora, però, non esisteva un modo per misurare con precisione la potenza del laser in tempo reale durante la produzione, ad esempio quando un laser taglia o fonde un oggetto. Senza queste informazioni, alcuni produttori potrebbero dover impiegare più tempo e denaro per verificare, a posteriori, se i loro componenti soddisfano le specifiche di produzione.
La pressione di radiazione risolve questo problema. La luce non ha massa, ma ha quantità di moto, che le conferisce una forza quando colpisce un oggetto. La forza di un raggio laser da 1 kilowatt (kW) è piccola, ma percettibile, circa il peso di un granello di sabbia. I ricercatori hanno ideato una tecnica rivoluzionaria per misurare grandi e piccole quantità di potenza luminosa rilevando la pressione di radiazione esercitata dalla luce su uno specchio. Il manometro a radiazione (RPPM) è progettato per alte potenzesorgenti luminoseUtilizzando una bilancia da laboratorio di alta precisione con specchi in grado di riflettere il 99,999% della luce, il raggio laser, rimbalzando sullo specchio, registra la pressione esercitata. La misurazione della forza viene quindi convertita in una misurazione della potenza.
Maggiore è la potenza del raggio laser, maggiore è lo spostamento del riflettore. Rilevando con precisione l'entità di questo spostamento, gli scienziati possono misurare con sensibilità la potenza del raggio. Lo stress coinvolto può essere minimo. Un raggio super potente da 100 kilowatt esercita una forza nell'ordine di 68 milligrammi. La misurazione accurata della pressione di radiazione a potenze molto inferiori richiede una progettazione estremamente complessa e un costante miglioramento ingegneristico. Ora è disponibile il design originale RPPM per laser ad alta potenza. Allo stesso tempo, il team di ricercatori sta sviluppando uno strumento di nuova generazione chiamato Beam Box che migliorerà RPPM attraverso semplici misurazioni online della potenza del laser ed estenderà il campo di rilevamento a potenze inferiori. Un'altra tecnologia sviluppata nei primi prototipi è Smart Mirror, che ridurrà ulteriormente le dimensioni dello strumento e consentirà di rilevare quantità di potenza molto piccole. In futuro, estenderà le misurazioni accurate della pressione di radiazione ai livelli applicati dalle onde radio o dai fasci di microonde, che attualmente presentano gravi carenze in termini di capacità di misurazione accurata.
La potenza laser più elevata viene solitamente misurata puntando il raggio su una certa quantità di acqua in circolazione e rilevando un aumento di temperatura. Le vasche coinvolte possono essere di grandi dimensioni e la portabilità rappresenta un problema. La calibrazione richiede in genere la trasmissione del laser a un laboratorio standard. Un altro inconveniente è che lo strumento di rilevamento rischia di essere danneggiato dal raggio laser che dovrebbe misurare. Diversi modelli di pressione di radiazione possono eliminare questi problemi e consentire misurazioni accurate della potenza direttamente presso la sede dell'utente.