暂无
上海智能电子有限公司

用光的压力测量多千瓦激光功率

2019-11-22

  数千瓦的激光束可以切穿钢并将砖融化成玻璃。从制造汽车和手机到船舶,飞机和医疗设备,许多行业都使用诸如此类的高功率激光器来精确切割和焊接金属,以用于各种应用。但是行业专业人士需要工具来告诉他们准确的激光在给定时间产生多少功率。

  位于科罗拉多州博尔德的NIST物理测量实验室(PML)的Paul Williams说:“用激光焊接时,您最关心的是要使用多少光。在某些应用中,要获得高质量的焊接,您需要知道激光功率在正负1%之内。”

  多年来,NIST PML一直在开发一种通过测量高千瓦激光的光强来测量其功率的方法。*现在,与NIST共同开发该技术的Boulder公司Scientech已将该设备商业化,首次将其提供给制造公司,例如汽车和航空航天业的制造公司,以及美国国防部的研究人员。新的激光功率计能够测量高达500千瓦(kW,一千瓦)的激光功率。

  NIST PML的源和检测器小组负责人约翰·雷曼(John Lehman)说:“在此之前,大功率激光测量依赖于固有的大而慢的传感器。” “此外,这种仪器的校准昂贵而罕见。”

  测量激光功率的传统技术需要使用一种设备来吸收光束中的所有能量作为热量。测量温度变化可以使研究人员计算激光的功率。但是,在非常高的激光功率下,这种传统方法难以实施。如果仪器未正确冷却,则可能会因应测量的激光束而损坏。

  该新设备不是充当散热器,而是通过测量激光本身的压力来工作。

  光没有质量,但是它确实有动量,这使它在撞击物体时产生少量力或“辐射压力”。例如,一个100千瓦的激光束具有很小但引人注目的力-等效重量约为68毫克(mg,千分之一克),大约等于两个订书钉的重量。

  为了测量这种微小的力,NIST-Scientech团队使用了市售的实验室天平,并给了它一个镜面,可以反射99.9%的光线。天平及其外壳合在一起大约相当于鞋盒的大小。当多千瓦激光束反射离开镜面时,天平会记录其施加的压力。然后将力测量值转换为功率测量值。

  与传统的散热器功率计不同,该新设备可实时进行测量:光线达到天平后,可直接用于切割和焊接等应用。

  NIST团队正在继续研究该技术。最近,它完成了对测量过程的全面分析,这使研究人员能够降低1 kW至10 kW之间多千瓦激光器的辐射压力测量的不确定性。较低的不确定性意味着制造商可以对设备的准确性有更高的信心。

上一篇:可穿戴的“手表”来监测您的血压
下一篇:迎头赶上,'19高中班:新的度量单位定义即将到来