Лазеры используются в производстве для резки материалов или сварки компонентов. Лазерный свет фокусируется в точку с помощью различных линз и зеркал; Чем меньше фокусная точка и чем выше энергия, тем точнее оператор может работать с лазером.
Итак, включите питание и вперед, не так ли? Это не так просто, потому что при увеличении мощности лазера зеркало соответственно нагревается, вызывая его деформацию. Деформированное зеркало не может эффективно сфокусировать лазер; точка фокусировки увеличивается, и мощность лазера падает.Точное исправление нежелательной деформации
Ученые работают над тем, как сделать зеркала более термостойкими и избавиться от деформации. Однако это трудное начинание работает только до определенного момента. Исследователи из Института прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера IOF в Йене придерживаются совершенно другого подхода. «Мы разработали зеркало, которое не предотвращает деформацию под действием лазера, а корректирует ее», — объясняет доктор Клаудиа Рейнлайн из Fraunhofer IOF. «Намеренно нагревая зеркало до точно контролируемого уровня, мы компенсируем нежелательную деформацию, вызванную лазером».
Работая с коллегами из Fraunhofer IKTS и Технологического университета Ильменау, ученый разработал керамическое зеркало с медным слоем на передней панели и встроенными датчиками температуры и нитями. Когда лазерный луч нагревает зеркало, датчики обнаруживают изменение. Программное обеспечение вычисляет, насколько сильно зеркало деформируется от тепла, и пропускает соответствующий ток электроэнергии через нити.
Они соответственно нагреваются и компенсируют нежелательную деформацию. На обратной стороне зеркала исследователи установили пьезоэлектрический слой, который также может деформировать зеркало и исправлять все дополнительные ошибки, которые могут нарушить лазерный луч. Ученые уже разработали прототип зеркала и представляют его на выставке Optatec во Франкфурте-на-Майне с 20 по 22 мая (зал 3, стенд D50). В настоящее время исследователям все еще приходится управлять системой вручную, но в будущем зеркало должно автоматически корректировать деформации.
Лазеры как «ангелы-хранители» спутниковПриложения для деформируемого зеркала не ограничиваются фабриками: спутники также выиграют от этого прорыва. Если спутники столкнутся с более крупными частицами пыли, они могут получить серьезные повреждения. В ближайшем будущем — примерно через пять-десять лет — лазерный луч сможет защитить их от такой опасности: если мощный лазер направлен на пылевую частицу, луч может вытолкнуть частицу наружу и изменить ее путь на избегайте столкновения со спутником.
Однако одна проблема заключается в том, что атмосферная турбулентность может изменять лазерный луч; Здесь на помощь может прийти деформируемое зеркало. Сначала исследователи направляют луч отдельного лазера в атмосферу и анализируют, как турбулентность его изменяет.
Основываясь на этих данных, они могут затем деформировать зеркало с помощью нитей и пьезоэлектрического слоя так, чтобы лазерный луч попадал на частицу пыли с правильным фокусом.