JP5951673B2 - Co2レーザーおよび高調波生成を使用して超音波を生成するための改良型中赤外レーザー - Google Patents
Co2レーザーおよび高調波生成を使用して超音波を生成するための改良型中赤外レーザー Download PDFInfo
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- 高エネルギー生成レーザービームを使用して対象物を超音波検査する方法であって、
1ジュール〜4.5ジュールのエネルギーを有し、9ミクロン〜11ミクロンの基本波長を有するCO2レーザービームを提供するステップと、
前記基本波長のCO2レーザービームを、水晶で構成された第1の高調波発生器に指向するステップと、
前記高調波発生器を用いて、前記基本波長のCO2レーザービームの所定の高調波を生成するステップであって、該所定の高調波が、50ミリジュール以上の範囲のエネルギーを有し、かつ3ミクロン〜4ミクロンの波長を有している、高調波生成ステップと、
前記第1の高調波発生器と直列関係で、第2の高調波発生器を用いて、CO 2 レーザービームの基本波長の第2の高調波生成ステップと、
高調波発生器は、全て臨界位相整合または疑似位相整合であり、前記第2の高調波発生器と直列関係で、第3の高調波発生器を用い、直列変換を用いて、または基本波長を変換し、前記第2の高調波と混合することにより、CO 2 レーザービームの基本波長の第3の高調波生成ステップと、
前記CO2レーザービームの前記所定の高調波のパルスであって、100Hz〜1000Hzの範囲のパルス周波数を有するパルスを前記対象物に指向するステップと、
前記対象物の表面を熱弾性的に励起し、前記対象物の表面を損傷せずに、前記対象物上に超音波変位を生成するステップと、
前記超音波変位を測定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、該方法はさらに、前記CO2レーザービームの前記所定の高調波を前記対象物上に指向する前に、前記CO2レーザービームの所定の高調波を、光ファイバに結合するステップを含んでいることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記高調波生成ステップは、前記基本波長を別の高調波発生器によって変換波長に変換するステップと、該変換波長を前記第2の高調波と混合して、前記CO2レーザービームの所定の高調波を生成するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記CO2レーザービームの前記所定の高調波は、少なくとも100ミリジュールのエネルギーを有していることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記CO2レーザービームの前記所定の高調波は、少なくとも300ミリジュールのエネルギーを有していることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記CO2レーザービームの前記パルス周波数は少なくとも500Hzであることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記CO2レーザービームの前記パルス周波数は少なくとも200Hzであることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記CO2レーザービームの前記パルス周波数は少なくとも400Hzであることを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第3の高調波を生成するステップは、
前記第2の高調波を別の高調波発生器に指向するステップと、該別の高調波発生器を用いて前記第2の高調波を前記第3の高調波に変換するステップとからなることを特徴とする方法。 - 超音波検出システムであって、
1ジュール〜4.5ジュールのエネルギーを有し、かつ9ミクロン〜11ミクロンの基本波長を有するCO2レーザービームを生成するCO2レーザーと、
第1の高調波発生器として機能する第1の水晶で形成され、前記CO2レーザーからの前記CO2レーザービームが指向されて、該ビームの前記基本波長の所定の高調波ビームを生成する高調波ビーム生成システムであって、該所定の高調波が、少なくとも50ミリジュールのエネルギーを有し、かつ、3ミクロン〜5.5ミクロンの波長を有している、高調波ビーム生成システムと、
基本波長を有する第2の高調波を生成する、第1の高調波発生器との直列接続での第2の高調波発生器と、
所定の高調波ビームは、第2と第3高調波の混合である、基本波長の第3の高調波を生成する第2の高調波発生器と直列接続の第3の高調波発生器と、
を備え、
前記対象物の表面を損傷せずに前記対象物の表面の情報を得るために、高調波発生器は、全て臨界位相整合または疑似位相整合であり、前記所定の高調波は、100〜1000Hzのパルス周波数を有するパルスで前記対象物の表面に指向されることを特徴とする超音波検出システム。 - 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波は、前記対象物の一部分を熱弾性的に励起して前記対象物上に変位を生成するよう構成され、該超音波検出システムはさらに、前記変位に指向される検出ビームを生成するよう構成され、前記変位により該検出ビームは位相変調されかつ反射されることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波のビームのエネルギーは、少なくとも100ミリジュールであることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波のビームのエネルギーは、少なくとも300ミリジュールであることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波のパルス周波数は、少なくとも400Hzであることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波のパルス周波数は、少なくとも500Hzであることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波の波長は3ミクロン〜4ミクロンであることを特徴とする超音波検出システム。
- 請求項10記載の超音波検出システムにおいて、前記所定の高調波の波長は3.2ミクロンであることを特徴とする超音波検出システム。
- 高エネルギー生成レーザービームを使用して対象物を超音波検査する方法であって、
(a)1ジュール〜4.5ジュールのエネルギーを有し、9ミクロン〜11ミクロンの基本波長を有するCO2レーザービームを提供するステップと、
(b)前記基本波長のCO2レーザービームを、水晶で構成された高調波発生器に指向するステップと、
(c)前記高調波発生器を用いて、前記基本波長のCO2レーザービームの第2の高調波を生成するステップと、
(d)水晶で構成された別の高調波発生器を用いて、前記基本波長のCO2レーザービームの第3の高調波を生成するステップであって、該第3の高調波が、50ミリジュール以上の範囲のエネルギーを有し、かつ3ミクロン〜4ミクロンの波長を有している、ステップと、
(e)前記CO2レーザービームの前記第3の高調波のパルスであって、100Hz〜1000Hzの範囲のパルス周波数を有するパルスを前記対象物に指向するステップと、
(f)前記対象物の表面を熱弾性的に励起し、前記対象物の表面を損傷せずに、前記対
象物上に超音波変位を生成するステップと、
(g)前記超音波変位を測定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項18記載の方法において、前記ステップ(d)は、前記別の高調波発生器に前記第2の高調波を指向するステップと、該第2の高調波を前記別の高調波発生器により前記第3の高調波に変換するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
- 請求項18記載の方法において、前記ステップ(d)は、前記別の高調波発生器により前記基本波長をある高調波を変換するステップと、該変換により得られた高調波を前記第2の高調波と混合して前記第3の高調波を生成するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
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