Méthode révolutionnaire de mesure de la puissance optique
LasersOn les trouve partout, de tous types et de toutes intensités : des pointeurs pour la chirurgie oculaire aux faisceaux lumineux, en passant par les métaux utilisés pour couper les tissus et de nombreux produits. Ils sont utilisés dans les imprimantes, le stockage de données etcommunications optiquesApplications manufacturières telles que le soudage ; Armes et télémétrie militaires ; Équipement médical ; Il existe de nombreuses autres applications. Plus le rôle joué par lelaser, plus il est urgent de calibrer précisément sa puissance de sortie.
Les techniques traditionnelles de mesure de la puissance laser nécessitent un appareil capable d'absorber toute l'énergie du faisceau sous forme de chaleur. En mesurant la variation de température, les chercheurs peuvent calculer la puissance du laser.
Mais jusqu'à présent, il n'existait aucun moyen de mesurer précisément la puissance laser en temps réel pendant la fabrication, par exemple lors de la découpe ou de la fusion d'un objet. Sans ces informations, certains fabricants pourraient être contraints de consacrer davantage de temps et d'argent à l'évaluation de la conformité de leurs pièces aux spécifications de fabrication après leur production.
La pression de rayonnement résout ce problème. La lumière n'a pas de masse, mais possède une quantité de mouvement, ce qui lui confère une force lorsqu'elle frappe un objet. La force d'un faisceau laser de 1 kilowatt (kW) est faible, mais perceptible : environ le poids d'un grain de sable. Des chercheurs ont mis au point une technique révolutionnaire pour mesurer des quantités importantes et faibles de puissance lumineuse en détectant la pression de rayonnement exercée par la lumière sur un miroir. Le manomètre de rayonnement (RPPM) est conçu pour les hautes puissances.sources lumineusesÀ l'aide d'une balance de laboratoire de haute précision dotée de miroirs capables de réfléchir 99,999 % de la lumière, la balance enregistre la pression exercée par le faisceau laser lorsque celui-ci rebondit sur le miroir. La mesure de force est ensuite convertie en mesure de puissance.
Plus la puissance du faisceau laser est élevée, plus le déplacement du réflecteur est important. En détectant précisément l'ampleur de ce déplacement, les scientifiques peuvent mesurer avec précision la puissance du faisceau. La contrainte impliquée peut être très minime. Un faisceau ultra-puissant de 100 kilowatts exerce une force de l'ordre de 68 milligrammes. La mesure précise de la pression de rayonnement à une puissance bien inférieure nécessite une conception très complexe et une ingénierie en constante amélioration. L'équipe de chercheurs propose désormais la conception RPPM originale pour les lasers de plus forte puissance. Parallèlement, l'équipe de chercheurs développe un instrument de nouvelle génération, appelé Beam Box, qui améliorera la RPPM grâce à de simples mesures de puissance laser en ligne et étendra la portée de détection aux puissances plus faibles. Une autre technologie développée lors des premiers prototypes est le Smart Mirror, qui réduira encore la taille de l'appareil de mesure et permettra de détecter de très faibles quantités de puissance. À terme, elle permettra d'étendre la précision des mesures de pression de rayonnement aux niveaux appliqués par les ondes radio ou les faisceaux micro-ondes, qui manquent actuellement cruellement de précision.
Une puissance laser plus élevée est généralement mesurée en pointant le faisceau vers une certaine quantité d'eau en circulation et en détectant une augmentation de température. Les réservoirs utilisés peuvent être volumineux et leur portabilité pose problème. L'étalonnage nécessite généralement une transmission laser à un laboratoire standard. Autre inconvénient : l'instrument de détection risque d'être endommagé par le faisceau laser qu'il est censé mesurer. Différents modèles de pression de rayonnement permettent d'éliminer ces problèmes et de mesurer la puissance avec précision sur site.
Date de publication : 31 juillet 2024