用于生成超声检查的中红外激光器的方法和设备技术

一种超声测试的方法，包括通过有效地将辐射波波长转换成中红外波长来调节来自激光源的辐射波用于对复合物进行增强的超声测试。该方法包括使得辐射波通过第一光学频率转换器，其中辐射波被转换成信号波和闲散波，其中闲散波处在中红外波长。该方法还包括将信号和闲散波导向第二光学频率转换器，其中信号波波长被转换成中红外波长，其与闲散波组合到一起形成生成波。将该生成波导向复合物表面用于测试。

Method and apparatus for generating a mid infrared laser for ultrasonic inspection

A method of ultrasonic testing includes the use of an ultrasonic wave from a laser source to modulate the radiation from a laser source to effectively enhance the ultrasonic testing of the composite by efficiently converting the wavelength of the radiation wave into a mid infrared wavelength. The method includes making the radiation wave pass through the first optical frequency converter, wherein the radiation wave is converted into a signal wave and Xian Sanbo, wherein the idle wave is in the mid infrared wavelength. The method further includes directing the signal and the idle wave to the second optical frequency converter, wherein the signal wavelength is converted into a mid infrared wavelength, which is combined with the idle wave to form a wave. The generated waveguide is tested on the composite surface.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及非破坏性测试领域。更具体地说，本专利技术涉及用于形成中红外波长的生成激光束的方法和系统。
技术介绍
近来，复合材料生成上的进步已将复合材料的使用扩展到多种应用中。由于复合材料重量轻并具备好的强度和耐用性，因此其正在取代金属和金属合金作为用于某些荷载组件的基础材料。例如，目前，复合材料被普遍用作交通工具(例如，车辆、水上飞机和航空器等)的壳体部分和构架的材料。然而，为了确保复合材料的机械完整性，需要严格的检查。典型地，需要在制作由复合材料制成的组件时进行检查，并且在组件的使用寿命期间周期性地进行检查。激光超声是检查由复合材料制成的对象的方法的一个例子。该方法包括通过利用脉冲激光器照射复合材料的一部分来在复合材料的表面上产生超声振动。检测激光束指向振动表面并且被表面振动散射。光收集器接收散射的检测激光并引导该检测激光以便进行处理。典型地，通过耦接至光收集器的干涉仪来进行所述处理。可以通过散射光处理来确认与复合材料相关的信息，该信息包括裂纹、脱层、孔隙、异物(杂物)、消散的检测和光纤信息。
技术实现思路
本文公开了一种超声测试的方法，包括：将来自泵浦激光器的辐射波导向第一光学转换器，其中所述第一光学转换器将所述辐射波转换成信号波和闲散波，其中所述闲散波波长处于中红外范围；将所述信号波和所述闲散波导向第二光学转换器，其中所述第二光学转换器将所述信号波波长转换成中红外范围并且所述闲散波实质上不变地通过所述第二光学转换器，并且其中所述闲散波与所述经过转换的信号波组合在一起形成单个输出波；以及将所述单个输出波导向检查对象的检查表面用于对所述检查对象进行超声测试。输出波可以为生成波，用于在所述检查表面上生成超声移位和/或用于检测在所述检查表面上的超声移位。检查表面可以包括复合物。在一个实施例中，第一光学转换器包括光参量振荡器。在一个实施例中，第二光学转换器可以是光参量转换器或差频发生器。可选地，第一和第二光学转换器被组合成单个晶体。第一光学转换器和第二光学转换器可以被分成晶体的不同部分，可选地，第一光学转换器和第二光学转换器被集成在单个晶体内。在超声测试的方法一个可选实施例中，泵浦激光波波长约为1.064微米。在超声测试的方法一个可选实施例中，信号波波长约为1.594微米。在超声测试的方法一个可选实施例中，闲散波波长约为3.2微米。本方法的输出波波长范围可以从约3微米到约4微米。可选地，在超声测试的方法一个可选实施例中，输出波波长约为3.2微米。本文公开了一种对测试对象进行激光超声测试的方法，包括：将波长约为1.064微米的输入激光波转换成波长约为3.2微米的信号波和波长约为1.594微米的闲散波；将所述信号波波长转换成约为3.2微米；以及通过将所述闲散波和经过转换的信号波作为组合波导向目标表面以在所述目标对象的目标表面上产生超声移位。该方法可以进一步包括生成第二组合波，将第二激光束导向振动目标表面上，以及用第二组合波检测目标表面移位。转换输入激光波的步骤可以包括将输入波导向光参量振荡器。形成经过转换的信号波的步骤可以包括将信号和闲散波导向频率转换器，其中频率转换器可以是光参量振荡器和差频发生器。本公开还包括一种激光超声测试系统，包括：输入激光源；第一光学频率转换器，其被耦接以从输入激光源接收输入波，所述第一光学频率转换器被配置成将输入波转换成闲散波和信号波，其中闲散波和信号波具有不同的波长。还可包括在测试系统中的是第二光学频率转换器，其被耦接以接收闲散波和信号波并且配置成将信号波波长转换成与闲散波实质上相同的波长并且发射包括经过转换的信号波和闲散波的组合输出波，其中组合输出波可导向目标对象的目标表面以在目标表面上形成超声振动。该系统可以进一步包括检测激光器，其可导向所述目标表面并且配置成登记目标表面振动。输入激光波可以具有约为1.064微米的波长。闲散波和经过转换的信号波的波长范围可以从约3微米到约4微米。闲散波和经过转换的信号波的波长可以约为3.2微米。第一光学转换器可以是光参量振荡器。第二光学转换器可以是光参量转换器或差频发生器。附图说明已经说明了本专利技术的一些特征和优点，结合附图根据随后的说明，本专利技术的其它特征和优点将变得明显。在附图中：图1是超声检查系统的透视图。图2示出了用于超声测试的光源的实施例的示意表示。图3和图4是用于超声测试的光源的替代实施例的示意表示。图3b和图4b是用于超声测试光源的极化晶体的示意图。图5是用于超声测试的光源的替代实施例的示意表示。尽管将结合优选的实施例说明本专利技术，但应当理解，这并非意图将本专利技术限定于实施例。相反，意图涵盖可由随附的权利要求书限定的本专利技术的精神和范围所包括的所有改变、变形和等价。具体实施方式下面参照示出本专利技术实施例的附图更详细地说明本专利技术。然而，可以以不同的形式表现本专利技术，并且这些形式不应被构成为限定在此提出的所说明的实施例；相反，这些实施例是为了使本公开充分且完整而提出的，并且将使本领域技术人员完全知晓本专利技术的范围。文中相同的附图标记表示相同的原件。为了引用附图方便，对于参照和图解说明仅使用方向术语。例如，使用“上方”、“下方”、“高于”、“低于”等来说明相对位置。应当理解，由于对于本领域技术人员而言，变形和等价是明显的，因此本专利技术不限于所示出并说明的结构、操作、具体材料或实施例的具体细节。在附图和说明书中，已公开了本专利技术的示例性实施例，并且，尽管采用了具体的术语，但其仅在一般意义和说明意义上使用而并非用于限定的目的。由此，本专利技术因而仅由随附的权利要求书的范围限定。图1提供了激光超声检测系统10的一个实施例的侧面斜视图。检测系统10包括形成为发射生成光束14并指向检查目标15的激光超声单元12。生成光束14在检查表面16上与检查目标15接触。生成光束14热弹性膨胀检查表面16以在检查表面16上产生相应的波长移位18。在一个实施例中，生成光束14是配置成在检查表面16上产生波长移位18的脉冲激光。检测光束20还被示出从激光超声单元12发出并且示出为绕生成光束14是共轴的。尽管从相同的激光超声单元12发出，但检测光束和生成光束(14，20)由不同的源生成。然而，检测光束20可优选地源自不同的单元及不同的位置。众所周知，检测光束20包括检测波，该检测波被散射、反射，并且在与波长移位18作用时被相位调制，以形成相位调制光21。然后，来自检测光束20的相位调制光21被光收集器23接收并被处理以确定与检查目标15有关的信息。可以使生成光束和检测光束(14，20)沿目标15扫描以获取关于整个表面16的信息。用于使光束(14，20)扫描的机构(未示出)可以被放置在激光超声单元12中。用于控制所述机构，并且优选地用于处理光收集器所记录的数据的处理器(未示出)也可以被放置在激光超声单元12中。通过箭头A示出光收集器23从激光超声单元12分离并且与激光超声单元12通信，然而，光收集器可以与激光超声单元12包含在一起。现在参考图2，在示意图中示出了中红外发生器22的一个实施例。如下文具体描述，中红外发生器22生成可用于图1的一个生成激光束14的输出波。在所示实施例中，中红外发生器22包括泵浦激光器24，其发射被导向第一光学频率转换器30的泵浦激光束26。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声测试的方法，包括：将来自泵浦激光器的辐射波导向设置在晶体内的第一光学转换器，其中所述第一光学转换器将所述辐射波转换成信号波和闲散波，其中所述闲散波波长处于中红外范围；其特征在于，将所述信号波和所述闲散波导向与所述第一光学转换器一起设置在所述晶体内的第二光学转换器，其中第二光学转换器包括光参量转换器，其中所述第二光学转换器将所述信号波波长转换成中红外范围并且所述闲散波实质上不变地通过所述第二光学转换器，并且其中所述闲散波与所述经过转换的信号波组合在一起形成单个输出波；以及将所述单个输出波导向检查对象的检查表面用于对所述检查对象进行超声测试；其中所述晶体是准相位匹配周期性极化的晶体或集成的周期性极化晶体。

【技术特征摘要】
2008.05.15 US 12/120,8231.一种超声测试的方法，包括：将来自泵浦激光器的辐射波导向设置在晶体内的第一光学转换器，其中所述第一光学转换器将所述辐射波转换成信号波和闲散波，其中所述闲散波波长处于中红外范围；其特征在于，将所述信号波和所述闲散波导向与所述第一光学转换器一起设置在所述晶体内的第二光学转换器，其中第二光学转换器包括光参量转换器，其中所述第二光学转换器将所述信号波波长转换成中红外范围并且所述闲散波实质上不变地通过所述第二光学转换器，并且其中所述闲散波与所述经过转换的信号波组合在一起形成单个输出波；以及将所述单个输出波导向检查对象的检查表面用于对所述检查对象进行超声测试；其中所述晶体是准相位匹配周期性极化的晶体或集成的周期性极化晶体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于单个输出波为用于在所述检查表面上生成超声移位的生成波或者用于检测在所述检查表面上的超声移位的检测波中的一个。3.如权利要求1或2中之一所述的方法，其特征在于所述检查表面是复合物。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一光学转换器包括光参量振荡器，并且进一步的特征在于所述第二光学转换器还包括差频发生器。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一光学转换器和第二光学转换器被分成晶体的不同部分。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一光学转换器和第二光学转换器被集成在所述晶体内。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于泵浦激光波波长约为1.064微米，信号波波长约为1.594微米，而闲散波波长约为3.2微米。8.如权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·E·小德雷克，彼得·W·洛兰，约翰·B·小德亚顿，马克·杜波依斯，罗伯特·菲利金斯，
申请(专利权)人：洛克希德马丁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US