Nowa metoda pomiaru mocy lasera

Naukowcy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) zademonstrowali nowy sposób pomiaru mocy lasera, odbijając światło od lustrzanej wagi, która zachowuje się jak detektor siły.

Choć może się to wydać dziwne, technika jest bardzo obiecująca ze względu na swoją prostotę, szybkość oraz małe koszty z nią związane. Wymaga również niewielu elementów, co czyni ją przenośną alternatywą dla dużych i skomplikowanych urządzeń stosowanych w kalibracji laserowej.

Tradycyjnie moc optyczna jest mierzona przez porównanie do jednostek elektrycznych. Naukowcy celują laserem w powlekany czujnik, mierzą zmianę jego temperatury, aby następnie określić energię elektryczną potrzebną do wytworzenia takiej samej ilości ciepła. Metoda ta jest bardzo dokładna, ale trudno ją stosować dla laserów dużej mocy, ponieważ wymaga ona powolnego ogrzewania i chłodzenia masywnych absorberów. Większość z nich nie może wytrzymać niszczącej energii laserów służących do wycinania, czy topienia materiałów.

Moc lasera może być również mierzona przez porównanie do masy odniesienia, który jest miarą tego, co wskazuje waga. Pomysł ten jest niemal tak stary jak laser, ale dopiero niedawno stał się praktyczny. Duże przemysłowe lasery do narzędzi skrawających, o mocy wyjściowej w zakresie od 4 do 6kW i wojskowe lasery o mocy od 10 do 100kW są coraz bardziej powszechne, a siła wywierana przez nie może być mierzona stosunkowo łatwo. Badacze mają obecnie dostęp do precyzyjnych wag, które mogą być wyposażone w lustra. Mogą one również działać w pionie lub w poziomie. Jedyną wadą tego rozwiązania jest fakt, że lustro musi być na tyle duże, aby odbić wiązkę.

Nowa technika pomiarowa opracowana przez NIST mierzy siłę lasera, którą wywierają na lustro fotony strumieniowe. W rezultacie, mierzona jest zarówno masa w miligramach, jak i siła w mikroNewtonach. Otrzymany wynik pozwala obliczyć moc optyczną. Pomiar może być przeprowadzany podczas pracy, kierując wiązkę w obszar roboczy.

Nowa metoda pomiaru nie tylko ułatwia pomiar mocy lasera, ale również stanowi nowy wkład do metrologii. Badacze NIST opracowali i przetestowali prototyp. W przyszłości spodziewają się zniwelować koszty kalibracji laserowej o 80%, a czas pomiaru o 90%. Przewidywana dokładność metody będzie wynosić +/-1%.

(rr)