研究人员开发出点接入激光功率计实时监测激光功率

发布时间:2018-06-13 17:01:12 点击量:465

近期,研究人员开发出了一种高精度点接入激光功率计,它的首要作业部件是一种叫做智能镜的折叠镜,这一部件的运用让实时原位丈量激光功率成为可能。与大多数惯例丈量仪不同的是,智能镜结构紧凑、速度快,可在激光加工制作过程中随时陈述激光功率,而无需中止加作业业。

这个功率计的规划出自美国国家规范与技能研究院(NIST)的一个团队,他们运用了一个根据电容的力传感器,一起将高反射率的镜面和传感元件合并为一个紧凑的小型立方体封装——一个侧边长为4厘米的可嵌入激光光学体系或激光焊接体系的立方体。
  这面智能镜的效果就像是一个功率量表,它将激光照射在镜子上的效果效果与激光的功率(即亮度)联系起来。现在,NIST的科学家们正在改善这些设备,以便将它们嵌入到根据激光的加工制作工具中,然后进步加工产品的功能和可靠性。
  智能镜激光功率计的作业原理在于它能丈量激光的辐射压力。当激光束照射到某个物体,如镜面,具有必定动量的光束将会对镜面施加一个细小的力,这个力称为辐射压力,它与激光功率有直接的联系。例如,一束200W功率的激光会发生适当于100微克的力。
  研究人员运用智能镜的电容式紧凑型力传感器来核算辐射压力,一起加上一个硅绷簧,硅绷簧支撑着一个圆形板,一面是高反射率镜,另一面是电极。再把另一个带有电极的相同绷簧接近第一个绷簧放置,使得两个电极彼此面临,构成可变电容器。
  从第一个绷簧上的反射镜反射出来的激光束将会导致该绷簧朝第二个绷簧移动,这样便会改变两个电极之间的电容。为了核算激光功率,研究人员运用固定的基准电容进行了比较实验。别的,激光从镜面反射后,可用于作业目的,这便答应体系实时监测激光功率或进行激光校准。
  研究员 Alexandra B. Artusio-Glimpse说:“制作商能够在每次焊接过程中接连丈量激光功率并实时监测激光的校准,只需激光器出现问题,技能工人能经过监测及时获悉,不会有焊接不良时浪费金属部件的危险。”
  前期一代的这种监测体系巨细与鞋盒适当,丈量灵敏度为50μg,呼应时刻为5秒,而运用了智能镜的新一代体系,丈量灵敏度进步了100倍,呼应时刻缩短了50倍。该团队还成功地减轻了当设备旋转时由重力引起的设备静态下垂差错,这些改善有利于研究人员将传感器嵌入机器人手臂结尾或许嵌入激光头能够移动和旋转的增材制作和激光焊接体系。
  开始测验的结果表明,新式测验仪足够灵敏,可丈量100 W的激光功率,丈量的不确定性低于1%,而它的呼应时刻也比其他肯定高功率激光丈量仪都快。现在,研究人员正持续经过更多的测验来验证这些结果。据研究员Artusio-Glimpse泄漏,NIST团队有望在不久的将来树立出一个具有重要规范功能的新一代智能镜激光功率计。
  Artusio-Glimpse还说:“经过丈量激光束冲击镜面的压力来丈量激光功率是一种十分共同的技能,迄今为止,它是仅有一种真实的原位激光功率丈量技能,与其他光功率丈量技能最大的不同是,咱们的办法答应咱们在丈量的一起持续运用激光作业。”

来源:中国光学期刊网

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