اطمینان از میزان دقت در اندازه‌گیری توان لیزر
در این نوشتار برآنیم تا روشهای تعیین مقدار توان لیزر با دقت بالا را تنها در هفت مرحله ساده برای شما توضیح دهیم.
اگر شما هم به اندازه‌گیری توان لیزر با دقت بالا نیاز دارید با این مقاله همراه شوید. با یک توانسنج لیزری، این فرآیند نسبتاً ساده است. با این حال، برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق، لازم است مراحل مهمی را طی کنید.
ابزار مناسب برای کار شما
اولین کاری که باید انجام دهید انتخاب یک دستگاه توانسنج لیزر است. امروزه طیف وسیعی از توانسنجهای تخصصی در دسترس هستند و تعیین دقیق اینکه کدام یک بهترین کارایی را دارد میتواند مشکل باشد. با این حال، انتخاب صحیح برای رسیدن به یک اندازه‌گیری توان دقیق و قابل اعتماد، برای یک برنامه خاص، بسیار مهم است. عوامل اصلی موثر بر انتخاب آشکارسازهایی مانند توانسنج لیزری، اندازه پرتو و طول موج است. برای لیزرهای پالسی، انرژی در هر پالس، نرخ تکرار و عرض پالس نیز میتواند بر انتخاب تاثیر بگذارد. برای یافتن یک محصول بادوام، مهم است بررسی کنید که توانسنج لیزری قادر به کنترل چگالی انرژی و توان به‌طور همزمان باشد.
همچنین درک مزایا و معایب فناوری‌های توانسنج لیزری برای اطمینان از بهترین نتایج برای یک کاربرد خاص مهم است (جدول را ببینید).
قطر پرتو مناسب
هنگام انتخاب توانسنج، به قطر پرتو مناسب برای اندازهگیریهایتان فکر کنید. این برای بالا بردن دقت، بسیار مهم است و با توجه به چگالی توان بالای یک پرتو کوچک‌تر، استفاده از قطر پرتو بسیار کوچک میتواند به آشکارساز آسیب برساند.
از طرف دیگر، یک پرتو خیلی بزرگ میتواند منجر به عدم انتقال توان تلف شده به آشکارساز شود. در حالت ایده‌آل، قطر پرتو باید بین 40 تا 60 درصد از سطح دیافراگم نوری باشد. این بهترین راه برای بهینه‌سازی جذب گرما توسط توانسنج است.
طول موج را تنظیم کنید
انتخاب طول موج صحیح توانسنج نیز در اندازه‌گیری تفاوتهایی ایجاد میکند، زیرا پاسخ آشکارسازهای نوری برای همه طول موجها یکسان نیست. سازندگان آشکارساز پاسخ طیفی را در داخل یک تراشه در آشکارساز رمزگذاری می‌کنند و توانسنجها از این ضریب تصحیح برای نمایش مقدار صحیح در یک طول موج خاص استفاده می‌کنند. این به ویژه برای فتودیودها بسیار مهم است، زیرا حساسیت آن‌ها در طول طیف، بسیار متفاوت است.
به عنوان مثال، با یک فتودیود بر پایه سیلیکون، اگر توانسنج نشان دهد که طول موج 1020 نانومتر است در حالی‌که در واقع 1064 نانومتر باشد، ممکن است اندازه‌گیری خطایی با ضریب 2 داشته باشد (شکل 1 را ببینید).
شکل 1: نمودار حساسیت فوتودیود بر پایه سیلیکون به طول موجهای بین 300 تا 1100 نانومتر
لیزر و آشکارساز را گرم کنید
گرم کردن بخش مهمی از دستیابی به بهترین نتایج هنگام اندازه‌گیری توان لیزر است، زیرا ممکن است با گذشت زمان، به‌ویژه پس از روشن کردن سیستم لیزر، نتایج تغییر کند. این به دلیل تغییر دما و مواد در لیزر است زیرا لیزر پس از مدتی با محیط خود به تعادل میرسد. بنابراین توصیه می‌شود که توان لیزر در چند دقیقه اول پس از روشن شدن اندازه‌گیری نشود.
گرم کردن توانسنج هم به همان اندازه مهم است. اطمینان از رسیدن به تعادل دمایی با محیط، برای دستیابی به دقیقترین اندازهگیریهای ممکن کمک کننده هستند. در غیر این صورت، انتقال حرارت بیشتر، میتواند در فرآیند اندازه‌گیری اختلال ایجاد کند.
یک توانسنج لیزری باید گرما را به‌طور موثر حذف کند – برخی از سیستمها برای این منظور دارای فن یا خنک کننده آب هستند. اگر توانسنج شما این کار را نمیکند، مهم است که فضای کافی در اطراف آن فراهم شود.
اقدامات احتیاطی برای اندازه‌گیری توان کم
دمای اتاق را تا حد امکان ثابت نگه دارید و از قرار دادن آشکارسازهای حرارتی در نزدیکی فن یا هر منبع گرما یا جریان همرفتی هوا خودداری کنید. این به خنثی شدن اثرات حرارتی و در نتیجه کاهش نویز حرارتی و کاهش عدم قطعیت اندازه‌گیری کمک میکند.
همچنین باید از لمس بدنه آشکارساز یا قرار دادن آن در تماس با منبع گرما خودداری شود، زیرا این امر میتواند در اندازهگیریها انحراف ایجاد کند.
جداسازی آشکارساز از منابع تابش ناخواسته مهم است. آشکارسازهای نوری میتوانند تحت تأثیر نور محیط قرار گیرند و آشکارسازهای پهن باند بسیار حساس، حتی میتوانند به حرکت افراد در اتاق واکنش نشان دهند. فیلترها و محفظههای نوری میتوانند تداخلات ناخواسته را مسدود کرده و آشکارساز را از جریان گرما و هوا دور نگه دارند.
یکی از مواردی که باید در نظر داشته باشید این است که بررسی کنید آیا محیط انتخاب شده برای اندازه‌گیری توان مناسب است یا خیر. برای تعیین نویز محیط، یکبار لیزر را خاموش کنید.
توانسنج را صفر کنید
توانسنج لیزری به کاربر امکان میدهد دستگاه را “صفر” کند، و بتواند اثرات محیطی را از بین ببرد. مهم است که از این کار پس از گرم کردن مناسب همه چیز و مسدود کردن پرتو لیزر استفاده شود. همچنین مهم است که از ابزار مناسب – نه دست – برای مسدود کردن پرتو استفاده کنید.
اگر در مورد اندازه‌گیری، عدم قطعیت وجود داشته باشد یا به یک خطای سیستماتیک مشکوک باشید، بهتر است فرآیند صفر کردن را به عنوان عملیات بررسی تکرار کنید. برای آزمایش‌های طولانی‌تر، توصیه می‌شود که صفر کردن به‌طور مکرر هر چهار ساعت یکبار انجام شود، به‌ویژه زمانی که تغییراتی در دمای اتاق یا شرایط نور به وجود آمده باشد.
اندازه‌گیری توان لیزر
اکنون میتوان جلو پرتو را باز کرد و توان لیزر را اندازه‌گیری کرد. برای اطمینان از پایداری همه چیز، حداقل از یک دقیقه قبل، پرتو را باز کنید.
چالشهای بالقوه
توانسنجهای لیزری بسیار پایدار هستند و باید نتایج بسیار قابل تکراری داشته باشند و نباید بیش از نیم درصد تغییر در اندازه‌گیری توان داشته باشند. اگر این تغییر در توانسنج شما بزرگتر است، دوباره دستگاه را صفر کنید. این اشکال ممکن است ناشی از تغییرات در محیط باشد. صفر کردن مجدد، باید به تشخیص اینکه آیا این مشکل ناشی از محیط است یا خیر کمک کند. در غیر این‌صورت، ممکن است این مشکل در نتیجه پایداری خود لیزر باشد. عوامل زیر را دوباره بررسی کنید:
آیا پرتو لیزر به درستی تراز شده و به‌طور کامل در دیافراگم توانسنج قرار دارد؟
آیا طول موج صحیح در توانسنج یا کنترلهای نرم افزاری وارد شده است؟
آیا سطح آشکارساز خراشیده یا آسیب دیده است؟
آیا آشکارساز اخیرا کالیبره شده است؟ (اینکه چند بار این کار باید انجام شود به عوامل متعددی بستگی دارد، اما توصیه کلی این است که هر 12 تا 18 ماه یکبار کالیبراسیون مجدد انجام شود.)
خلاصه اینکه اندازه‌گیری توان لیزر مانند یک متخصص، در واقع تنها در چند مرحله ساده امکان پذیر است.
منبع: