اندازه‌گیری توان لیزر بدون پاورمتر

پرسش:

باسلام
ایا روشی برای اندازگیری توان لیزر بدون استفاده از پاورمتر وجود دارد؟
با تشکر

پاسخ:

بهتر است از این پرسش شروع کنیم که پاورمتر لیزر چیست. پاورمتر وسیله ای است که به نحوی به توان لیزر حساس است و در نتیجه با تاباندن لیزر به قسمت حساس آن می‌توان اثر آن را متناسب با توان لیزر به سیگنال الکتریکی تبدیل کرد. این قسمت حساس ممکن است آشکارساز با پایه نیمه رسانا یا آشکارساز حرارتی یا انواع دیگر باشد. آشکارساز یا به اصطلاح هد پاورمتر مهمترین بخش پاورمتر است. هیچ هد جامع الشرایطی که مناسب برای انواع لیزر باشد وجود ندارد. از طرفی ممکن است آشکارساز به ناحیه خاصی از طول موج نور حساس باشد که باید متناسب با طول موج انتخاب شود. از طرف دیگر ممکن است توان لیزر کم یا زیاد باشد که حساسیت هد پاورمتر باید متناسب با توان انتخاب شود. اگر به یک پاورمتر حساس که مناسب توان‌های کم است شدت نور زیادی تابیده شود ممکن است صدمه ببیند. همچنین ممکن است لیزر به صورت پالسی یا پیوسته باشد که باید پاورمتر متناسب با آن انتخاب شود. مثلا یک آشکارساز که با گرم شدن و تبدیل دما به سیگنال الکتریکی کار می کند، مناسب لیزرهای توان بالا و پیوسته است که گرما تولید می کنند نه لیزرهای پالس کوتاه که فرصتی برای گرم شدن ندارد.

در هر صورت پاورمتر باید متناسب با لیزر انتخاب شود که سایت بسیاری از فروشندگان پاورمتر جدول‌های راهنما برای انتخاب دارند.

برگردیم به پرسش شما، اگر نور لیزر روی هر سیستمی اثر گذاشت، آن قطعه قابلیت بکاربری به عنوان پاورمتر چه برای اندازه‌گیری کمی و یا کیفی دارد. البته به عنوان پاورمتر، باید اثر لیزر روی قطعه برگشت‌پذیر باشد و با قطع نور لیزر سیستم به وضع قبلی برگردد. این برگشت ممکن است کند یا تند باشد که روی عملکرد قطعه اثر می‌گذارد. ولی اگر برگشت ناپذیر بود، مثلا اگر نور لیزر لکه‌ای روی قطعه ایجاد کرد که از سوختن آن پدید آمده و با قطع نور لیزر به وضع قبلی برنمی‌گردد، در آن صورت باز هم ممکن است چنین چیزی برای بررسی مقایسه‌ای توان بکار رود. باید دید که توان لیزر چه نوع اثراتی بر سیستم‌های مختلف می‌گذارد. در نیمه‌رساناها تغییر در جریان یا رسانایی یا اختلاف پتانسیل ممکن است ایجاد کند. در جاذب‌ها برای توان قابل توجه ایجاد گرما می‌کند. در جاذب‌ها برای توان کم می‌تواند تنوعی از پدیده‌های برگشت‌پذیر و برگشت‌ناپذیر ایجاد کند. در جاذب‌ها وقتی لیزر پالس کوتاه داشته باشد می‌تواند به کندگی منجر شود یا ایجاد تخلیه الکتریکی یا پلاسما کند. در هر صورت تنوع زیادی اتفاق‌ها در مواجهه نور با مواد مختلف ممکن است پیش آید که علی الاصول همه آن‌ها قابل استفاده به عنوان ابزاری برای ارزیابی توان لیزر می‌تواند باشد.

ساده‌ترین سیستم به عنوان پاورمتر لیزر بخصوص وقتی لیزر توان بالایی ندارد، استفاده از یک آشکارساز است که باید برای لیزر مورد نظر حساسیت طیفی و شدتی مناسب داشته باشد. با انتخاب آشکارساز باید برای لیزر خاص و البته در محدوده توان مشخص، این قطعه کالیبره شود یعنی با دانستن توان لیزر مشخص، عدد مربوط به آن توان تعیین شود و منحنی کالیبراسیون رسم شود. البته ممکن است با شرایطی مثل دما یا گذشت زمان تغییراتی ایجاد شود که باید برای اطمینان عمل کالیبره کردن تکرار شود. در پاورمترهایی که در بازار موجود است، با کمک مدارهای متنوع سعی در ثابت کردن و تکرارپذیر کردن خروجی دارند که قیمت دستگاه به آن وابسته است.

همچنین برای مقایسه دو لیزر و تخمین توان از هر سیستم حساس به نور چه برگشت‌پذیر و چه برگشت‌ناپذیر می‌شود استفاده کرد. مثلا اگر لیزری توان کافی برای اثرگذاری روی کاغذ سیاه را دارد، می‌توان از آن کاغذ به عنوان مرجع برای تخمین حداقل تغییر توان استفاده کرد. البته ملاحظات زیادی در این نوع برخورد است که باید در نظر گرفت.