專利名稱：超聲激光測(cè)試用的光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體來說涉及對(duì)材料進(jìn)行非破壞性評(píng)估的裝置和方法，具體來 說，涉及通過使用至少一個(gè)光纖激光器來檢測(cè)超聲表面位移以便對(duì)材料進(jìn) 行非破壞性評(píng)估的光信息處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
近年來，使用先進(jìn)的復(fù)合結(jié)構(gòu)業(yè)已在航空和航天、汽車、以及許多其 他工商產(chǎn)業(yè)中經(jīng)歷了極大的增長(zhǎng)。復(fù)合材料在性能方面帶來了顯著的提 高，但在制造過程中和材料用于最終成品之后均需要嚴(yán)格的質(zhì)量控制程 序。具體來說，非破壞性評(píng)估(NDE)方法必須就復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完整性 進(jìn)行評(píng)定。這種評(píng)定檢測(cè)摻雜、脫層以及砂眼。常規(guī)NDE方法費(fèi)時(shí)、費(fèi) 力、成本高。結(jié)果是測(cè)試程序造成與復(fù)合結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的制造成本增加。
已經(jīng)提出了種種方法和裝置來對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)定。其 中一個(gè)解決方案是使用超聲源在待測(cè)定和分析的工件中產(chǎn)生超聲表面位 移。通常外部超聲源是一對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)的脈沖方式生成的激光束。來自分開的檢測(cè)激光器的激光受到工件的超聲表面位移的散射。各光收集器件與干涉 儀等設(shè)備耦合連接，可通過對(duì)經(jīng)散射的激光能量的分析來獲得與復(fù)合結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)完整性有關(guān)的數(shù)據(jù)。激光超聲已經(jīng)顯示出對(duì)于制造過程期間各部件 的檢查非常有效。
但用于激光超聲的設(shè)備是專門設(shè)計(jì)的，而且在檢查速度方面目前仍是 制約因素。以往的固態(tài)檢測(cè)激光器使用的是閃光燈泵浦的棒狀結(jié)構(gòu)或者二 極管泵浦的板狀配置用以放大低功率的主振蕩激光器。上述配置通常稱為
主振蕩器功放(MOPA)激光器。
檢查速度目前仍受到激光器脈沖速率的限制。閃光燈泵浦的激光器只 能以100Hz工作，而且這種燈通常只有數(shù)千萬次量級(jí)的持續(xù)閃爍次數(shù)。因 此這些激光器工作時(shí)較費(fèi)時(shí)間而且成本較高。二極管泵浦板則快很多(目 前的限制是400Hz，而lKHz也可能是可行的)，但使用成本非常高的定 制的二極管陣列來對(duì)各板進(jìn)行脈沖泵浦，產(chǎn)生可能導(dǎo)致熱變形的大量熱 量。盡管二極管陣列的壽命越來越長(zhǎng)，某些已經(jīng)可持續(xù)百億次閃爍，但由 于高成本、高可靠性以及熱變形而受到前所未有的關(guān)注。對(duì)晶體板進(jìn)行的 高功率脈沖方式的二極管泵浦會(huì)將熱變形引入到最終限制激光束波形質(zhì) 量的板中。波前變形可能限制激光器的有用功率，并可能阻止光束經(jīng)過高 效益的光纖傳遞給目標(biāo)。陣列中的每一二極管條可以具有40W至100W 的峰值功率，必須在物理上彼此接近以便對(duì)激光器板的側(cè)面進(jìn)行高效的泵 浦。陣列中二極管條的總數(shù)可以為50-100 (會(huì)有一陣列對(duì)板的每一側(cè)進(jìn)行 泵浦，因而可能會(huì)用到200條二極管條)。對(duì)于二極管陣列和板來說散熱 是具有重要意義的設(shè)計(jì)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明各實(shí)施例涉及基本上針對(duì)上述需要以及其他需求的系統(tǒng)和方 法。下面的說明書和權(quán)利要求書中進(jìn)一步說明本發(fā)明各實(shí)施例。本發(fā)明各 實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)和特征通過說明書、附圖以及權(quán)利要求書會(huì)變得很清楚。
本發(fā)明各實(shí)施例提供一種用于檢測(cè)遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移的方法。 該方法包含用二極管泵浦的光纖激光器產(chǎn)生檢測(cè)激光束。該檢測(cè)激光束朝 向遠(yuǎn)端目標(biāo)其中超聲表面位移使該檢測(cè)激光束散射的表面。該檢測(cè)激光束 的散射產(chǎn)生可經(jīng)過收集處理以便獲得代表表面處的超聲表面位移的數(shù)據(jù) 的經(jīng)相位調(diào)制的光。對(duì)經(jīng)相位調(diào)制的光內(nèi)的信息的分析將成就對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的能力。
產(chǎn)生檢測(cè)激光束進(jìn)一步包含用主振蕩器產(chǎn)生籽激光束。該籽激光束可 接著用至少一個(gè)二極管泵浦激光放大器放大。至少是主振蕩器或至少一個(gè) 二極管泵浦的激光放大器分別為二極管泵浦的光纖激光器或光纖激光放 大器。其他實(shí)施例中，主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器可以 為二極管泵浦的板狀激光器，同時(shí)保持至少是主振蕩器或至少一個(gè)二極管 泵浦的激光放大器為二極管泵浦的光纖激光器或激光放大器這種限定。
另一實(shí)施例提供一可用于檢測(cè)遠(yuǎn)端目標(biāo)上的超聲表面位移的超聲表 面檢查系統(tǒng)或檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括超聲產(chǎn)生系統(tǒng)、二極管泵浦的檢測(cè)光 纖激光器、光收集器件、以及處理器。超聲產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲 表面位移。該方法可以以機(jī)械方式或采用激光器超聲產(chǎn)生系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該 二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器產(chǎn)生的是基本上照明遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面 位移的檢測(cè)激光束。光收集器件收集經(jīng)過遠(yuǎn)端目標(biāo)反射或散射的來自二極 管泵浦的檢測(cè)光纖激光器的經(jīng)相位調(diào)制的光。處理器可以對(duì)經(jīng)相位調(diào)制的
的輸出信號(hào)。接著該處理器可以對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行處理來對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)^結(jié) 構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)定。
二極管泵浦的檢測(cè)激光器包括用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器以及用 以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器。至少是主振蕩 器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器為二極管泵浦的光纖激光器或激 光放大器。其他實(shí)施例中，該二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器可以包括主振 蕩器、至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器、以及至少一個(gè)二極管泵浦 的激光放大器。如先前所說明的那樣，上述器件其中至少一個(gè)若非全部的 上述器件基于二極管泵浦的光纖激光器。
本發(fā)明其中另一實(shí)施例中提供的是一種用以測(cè)定遠(yuǎn)端目標(biāo)表面上的 超聲表面位移來對(duì)該遠(yuǎn)端目標(biāo)的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)定的大面積復(fù)合檢查 系統(tǒng)。該大面積復(fù)合檢查系統(tǒng)可以包括超聲產(chǎn)生系統(tǒng)、檢測(cè)光纖激光器、 光收集器件、光處理器、以及信號(hào)處理器。該超聲產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo) 處的超聲位移。檢測(cè)光纖激光器接著用檢測(cè)激光束照明超聲表面位移。掃 描組件在檢測(cè)激光器的照明斑點(diǎn)和遠(yuǎn)端目標(biāo)兩者間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該組件 可以通過使得光束改向，使得檢測(cè)激光束移動(dòng)，或者使得遠(yuǎn)端目標(biāo)移動(dòng)來 掃描檢測(cè)激光束的任何組合來實(shí)現(xiàn)。光收集器件從遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移所反射或散射的檢測(cè)激光束當(dāng)中收集經(jīng)相位調(diào)制的光。光處理器接著對(duì) 光收集器件所收集的經(jīng)相位調(diào)制的光進(jìn)行處理來產(chǎn)生一輸出信號(hào)。信號(hào)處 理器接著對(duì)光處理器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理以獲得代表超聲表面位移的數(shù) 據(jù)。該數(shù)據(jù)可以接著用于對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)的完整性(舉例來說復(fù)合材料的內(nèi)部 結(jié)構(gòu))進(jìn)行評(píng)定。


要對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更為全面的理解，現(xiàn)參照下面結(jié)合其中相應(yīng)
參照標(biāo)號(hào)給出相應(yīng)特征的附圖所作的說明，附圖其中包括
圖1示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用生成激光束和檢測(cè)激光束以產(chǎn)生和
檢測(cè)激光超聲位移；
圖2給出用以示出激光超聲系統(tǒng)的基本部件的框圖3示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光作為檢測(cè)激光束來檢測(cè)激
光超聲位移；
圖4示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光作為檢測(cè)激光束來檢測(cè)激 光超聲位移；
圖5示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光作為檢測(cè)激光束來檢測(cè)激 光超聲位移；
圖6示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光作為檢測(cè)激光束來檢測(cè)激 光超聲位移；以及
圖7給出本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的邏輯流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖中示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，用相應(yīng)標(biāo)號(hào)參照各附圖的相應(yīng)部件。 本發(fā)明各實(shí)施例提供一種激光超聲系統(tǒng)內(nèi)所用的光纖激光器。該"第 一"檢測(cè)激光器的主要任務(wù)是對(duì)待測(cè)試部件中用"第二"激光器來產(chǎn)生超 聲的部位進(jìn)行照明。來自第一激光器的散射光用干涉儀收集和分析來對(duì)超 聲在部件表面處的回聲所造成的表面振動(dòng)進(jìn)行解調(diào)。用二極管泵浦的光纖 激光器構(gòu)成改進(jìn)的檢測(cè)激光器(第一激光器)以產(chǎn)生高功率單頻激光源。 該二極管泵浦的光纖激光器可按^f艮多方法構(gòu)成。其中一個(gè)方法是使用 單頻非平面環(huán)形振蕩器(NPRO)作為主振蕩器，接下來由一個(gè)或多個(gè)光 纖激光放大器進(jìn)行后續(xù)放大。另一方法是使用光纖激光器作為主振蕩器并使用各光纖激光器作為放大器來構(gòu)成全光纖單頻激光器。
以往的固態(tài)檢測(cè)激光器使用的是閃光燈泵浦的棒狀結(jié)構(gòu)或者二極管 泵浦的板狀配置用以放大低功率的主振蕩激光器。上述配置通常稱為主振
蕩器功放(MOPA)激光器。閃光燈泵浦的激光器能夠以接近100Hz工作， 而二極管泵浦板設(shè)計(jì)則容易以400Hz工作，但可延伸至lKHz。通常的脈 沖輪廓對(duì)于50微秒至100微秒會(huì)達(dá)到1000W的峰值。激光器的脈沖速率 是制約激光UT系統(tǒng)檢查量的其中一個(gè)因素。
所提供的本發(fā)明各實(shí)施例是為了加快檢查速率，提高系統(tǒng)可靠性，降 低運(yùn)作成本，并且使得系統(tǒng)能夠靈活機(jī)動(dòng)和便于攜帶。目前檢查速度受到 激光器脈沖速率的制約。閃光燈泵浦的激光器只能以lOOHz工作，而且這 種燈通常只有數(shù)千萬次量級(jí)的持續(xù)閃爍次數(shù)。因此這些激光器工作時(shí)較費(fèi) 時(shí)間而且成本較高。二極管泵浦板則快很多(目前的限制是400Hz,而 lKHz也可能是可行的)，但使用成本非常高的定制的二極管陣列來對(duì)各板 進(jìn)行脈沖泵浦。盡管二極管陣列的壽命有所改善，某些已經(jīng)可持續(xù)百億次 閃爍，但由于高成本和高可靠性而受到前所未有的關(guān)注。對(duì)晶體板進(jìn)行的 高功率脈沖方式的二極管泵浦會(huì)將熱變形引入到最終限制激光束波形質(zhì)
量的板中。波前變形可能限制激光器的有用功率，并可能阻止光束經(jīng)過高 效益的光纖傳遞給目標(biāo)。
二極管陣列中的每一二極管條可以具有40W至100W的峰值功率， 必須在物理上彼此接近以便對(duì)激光器板的側(cè)面進(jìn)行高效的泵浦。陣列中二 極管條的總數(shù)可以為50-100 (會(huì)有一陣列對(duì)板的每一側(cè)進(jìn)行泵浦，因而可 能會(huì)用到200條二極管條)。對(duì)于二極管陣列和板來說散熱和熱變形會(huì)成 為具有重要意義的設(shè)計(jì)課題。
全光纖放大器方案使用許多小連續(xù)波(cw )二極管來對(duì)摻雜的光纖進(jìn) 行泵浦。該方案具有若干優(yōu)點(diǎn)。其一，全部的光纖耦合泵浦二極管在功率 方面相對(duì)較小(通常只有稍許瓦數(shù))，任何一個(gè)的損耗會(huì)對(duì)激光器的總體 性能幾乎無任何影響。光纖耦合二極管的散熱是與增益介質(zhì)(摻雜光纖) 分開安排的。上述低功率二極管具有10萬小時(shí)的平均故障時(shí)間(MTBF) 等級(jí)。
光纖激光器/放大器的熱管理與常規(guī)的塊型晶體增益介質(zhì)內(nèi)部相比更 為容易操作。光纖表面面積(熱量散發(fā)部位)與體積之比是與板狀放大器 的表面/體積比相比較大的許多量級(jí)。光纖激光器按幾乎沒有波前變形(MA2<1.2)的單模方式(TEM00)運(yùn)作。利用當(dāng)前可以按連續(xù)波cw方 式或調(diào)制(脈沖)方式工作的光纖激光器，速度限制并非激光速度，而是 為超聲傳播時(shí)間和掃描能力。有效的掃描速率可為10KHz或以上。光纖 激光器不使用諸如鏡面或透鏡這類常規(guī)的分立或成塊的光學(xué)器件。因此沾 染問題被解決。光纖激光器如同一件產(chǎn)業(yè)用電子器件。靈活的結(jié)構(gòu)使得激 光超聲檢查設(shè)備的設(shè)計(jì)能夠靈活機(jī)動(dòng)和可便于攜帶?？傮w來說，光纖激光 器較好地適合于嚴(yán)苛的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。
圖1示出產(chǎn)生和檢測(cè)激光超聲位移的兩條進(jìn)入激光束。激光束102產(chǎn) 生超聲，而照明激光束104則檢測(cè)諸如但不限于待測(cè)試的復(fù)合材料這類遠(yuǎn) 端目標(biāo)106處的超聲。如圖所示，上述激光可以同軸應(yīng)用于遠(yuǎn)端目標(biāo)106。 生成激光束102在目標(biāo)106中引起熱彈性膨脹112，其造成超聲波108的 形成。不同實(shí)施例中，生成激光束在目標(biāo)106中造成燒蝕。超聲波108在 目標(biāo)106中傳播，對(duì)照明激光束104進(jìn)行調(diào)制、散射以及反射來生成遠(yuǎn)離 目標(biāo)106方向的經(jīng)相位調(diào)制的光110，其經(jīng)過收集和處理以便獲得遠(yuǎn)端目 標(biāo)106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。
圖2給出用于進(jìn)行超聲激光測(cè)試的基本部件的框圖。生成激光器210 產(chǎn)生的是其光學(xué)組件214朝向目標(biāo)216的激光束212。如圖所示，光學(xué)組 件214包括按掃描或測(cè)試平面布置218移動(dòng)激光束212和224的掃描器等 類似機(jī)構(gòu)。掃描或測(cè)試平面布置218也可由目標(biāo)216的移動(dòng)或者目標(biāo)216 的移動(dòng)和激光束212和224經(jīng)過組件214的移動(dòng)這兩者的組合來產(chǎn)生。光 學(xué)組件214可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的視覺攝像機(jī)、進(jìn)深攝像機(jī)、 范圍檢測(cè)器、窄帶攝像機(jī)等類似光學(xué)傳感器。上述光學(xué)傳感器分別會(huì)需要 在進(jìn)行檢查之前進(jìn)行校準(zhǔn)。這種校準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的能力進(jìn)行驗(yàn)證來集成各種傳 感器所采集的信息。生成激光器210在目標(biāo)216內(nèi)產(chǎn)生超聲波108。
超聲波108為復(fù)合材料隨該材料吸收生成激光束而發(fā)生熱彈性膨脹 112的結(jié)果。諸如但不限于復(fù)合材料這類遠(yuǎn)端目標(biāo)216很容易在沒有燒蝕 或破損的情況下吸收生成激光束212。較高功率的生成激光器并不一定是 克服SNR問題所理想的，這是由于上述激光器可能造成燒蝕。其他實(shí)施 例中，隨所測(cè)試的材料，某些燒蝕會(huì)為了提高所檢測(cè)信號(hào)的SNR而可接 受。生成激光束212具有相應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間以引起超聲表面變形。舉例 來說，橫向激勵(lì)的常壓(TEA) C02激光器可對(duì)100納秒脈沖產(chǎn)生10.6 微米波長(zhǎng)光束。激光器的功率必須足以將例如0.25焦耳脈沖傳遞給目標(biāo)，這可能需要在400Hz脈沖重復(fù)速率下工作的100瓦激光器。本發(fā)明某一實(shí) 施例中生成激光束212經(jīng)過吸收從而產(chǎn)生熱量進(jìn)入到目標(biāo)表面，由此在沒 有明顯燒蝕的情況下造成熱彈性膨脹。本發(fā)明不同實(shí)施例中，生成激光束 212經(jīng)過吸收從而在目標(biāo)表面中產(chǎn)生足夠的熱量以造成成為超聲波生成主 要機(jī)制的燒蝕。
按脈沖方式或連續(xù)波方式工作的照明或檢測(cè)激光器220并不引起超 聲位移。舉例來說，可使用Nd:YAG激光器。該激光器的功率必須足以傳 遞例如100毫焦耳、100微秒脈沖，其可能需要l千瓦激光器。照明激光 器220產(chǎn)生檢測(cè)激光束222。照明激光器220包括濾光機(jī)構(gòu)224或與濾光 機(jī)構(gòu)224光耦合連接來消除來自檢測(cè)激光束224的噪聲。光學(xué)組件214使
:表面:所生成的經(jīng);位調(diào)制的光由;收集器件226收集。如這里;斤示，'
經(jīng)過散射和/或反射的照明激光往后傳播通過光學(xué)組件214?？蛇x的光學(xué)處 理器228和干涉儀230對(duì)經(jīng)相位調(diào)制的光進(jìn)行處理以便生成所包含的信息 代表復(fù)合材料216表面的超聲位移的信號(hào)。數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)232對(duì)各激 光超聲系統(tǒng)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)作。
數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)232可以為單個(gè)處理設(shè)備或多個(gè)處理設(shè)備。這樣一 種處理設(shè)備可以為微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、微型計(jì)算機(jī)、 中央處理單元、可字段編程門陣列、可編程邏輯器件、狀態(tài)機(jī)、邏輯電路、 模擬電路、數(shù)字電路、和/或根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的操作指令對(duì)信號(hào)(模擬和 /或數(shù)字)進(jìn)行操作的任何器件。存儲(chǔ)器課可以為單個(gè)存儲(chǔ)器件或多個(gè)存儲(chǔ) 器件。這樣一種存儲(chǔ)器件可以為只讀存儲(chǔ)器、隨MM儲(chǔ)器、易失存儲(chǔ) 器、非易失存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、閃爍存儲(chǔ)器、高速緩存存 儲(chǔ)器、和/或存儲(chǔ)數(shù)字信息的任何器件。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)下面圖示說明的與至少 某些步驟和/或功能相對(duì)應(yīng)的操作指令，數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)232則執(zhí)行上述 操作指令。
圖3示出按照本發(fā)明實(shí)施例在檢測(cè)激光器220內(nèi)采用光纖激光器。圖 3中所示的檢測(cè)激光器220的實(shí)施例可以使用可用光纖304與單模泵浦的 光纖放大器306耦合連接的主振蕩器302。于是經(jīng)過放大的激光束可以傳 遞給待測(cè)試的工件或樣品。檢測(cè)激光應(yīng)用于將用光纖308檢查的材料。主 振蕩器302可以為一二極管泵浦的非平面環(huán)形振蕩器(NPRO)，其中具有 一允許所生成的籽檢測(cè)激光束310通過光纖304提供給二極管泵浦的光纖放大器306的光纖耦合輸出312。另一方法可以使用光纖激光器作為主振 蕩器302、并使用一個(gè)或多個(gè)諸如二極管泵浦的光纖放大器306這種光纖 激光器作為放大器來構(gòu)成全光纖單頻激光器。
圖4示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光器的檢測(cè)激光器220的第二 實(shí)施例。本例中，主振蕩器302與兩個(gè)或多個(gè)二極管泵浦的光纖放大器306 和316耦合連接。如同前面那樣，主振蕩器302具有與光纖304耦合連接 的光纖耦合輸出312。主振蕩器302產(chǎn)生通過光纖304傳遞給二極管泵浦 的前置放大器306的籽激光310。舉例來說，主振蕩器302所產(chǎn)生的激光 束310可以為25毫瓦激光。二極管泵浦的光纖前置放大器306可將激光 束310的功率提高至100瓦。需要的話，第二放大器316可用于將檢測(cè)激 光器的功率進(jìn)一步提高至1000瓦。該光纖泵浦的放大器316的輸出于是 用光纖308傳遞給所要測(cè)試的材料。
單個(gè)放大器所產(chǎn)生的單頻輻照功率水平會(huì)受到稱為受激布里淵散射 (SBS)的物理現(xiàn)象的制約。當(dāng)發(fā)生SBS時(shí)，放大器起到鏡面作用，使得 該輻照往后反射至主振蕩器，可能對(duì)其造成損傷，嚴(yán)重限制輸出功率。總 體來說，光纖304和放大器光纖306為直徑通常小于50微米的單模光纖。 發(fā)生SBS所用的功率閾值與光纖直徑的平方成正比。為了對(duì)光纖放大器其 所需的光纖直徑按超出SBS功率閾值的功率水平產(chǎn)生單頻輻照，可使用若 干平行的光纖放大器，每一放大器產(chǎn)生其本身SBS閾值以下的功率水平。 全部放大器的輸出單模光纖由熔融片或通過其他技術(shù)組合成為所具有的 SBS閾值為平行放大器的組合功率以上的較大多模光纖。圖5和圖6作為 本發(fā)明其中兩個(gè)實(shí)施例給出該方法。
圖5示出檢測(cè)激光器220其中另一實(shí)施例。如同前面那樣，該檢測(cè)激 光器包括主振蕩器302、單模光纖304、第一二極管泵浦的光纖放大器306。 輸出光纖308為通常具有大于50微米直徑的較大芯直徑光纖，第二階段 具有多重平行二極管泵浦的放大器316A、 316B、以及316C。上述平行二 極管泵浦的放大器其輸出可以組合于單一光纖內(nèi)部。主振蕩器302產(chǎn)生一 籽激光束310，其通過光纖耦合輸出312提供給光纖304。該例其中一個(gè) 實(shí)施例中，主振蕩器302的功率輸出會(huì)需要產(chǎn)生一具有大約25毫瓦功率 的激光束310。為了說明起見，二極管泵浦的光纖前置放大器306可以將 該激光束的功率提高至近100瓦。接下來，3個(gè)平行二極管泵浦的光纖放 大器316A、 316B、以及316C分別與二極管泵浦的光纖放大器306的輸出耦合連接。每一二極管泵浦的光纖放大器產(chǎn)生其本身SBS閾值以下的功 率。該3個(gè)平行二極管泵浦的光纖放大器316A、 316B、以及316C可以 使輸出激光束314的功率急劇提高。如本例所示，當(dāng)采用二極管泵浦的光 纖放大器這種配置時(shí)多模輸出可以大于1000瓦。
圖6示出按照本發(fā)明實(shí)施例使用光纖激光器的檢測(cè)激光器220的另一 實(shí)施例。該實(shí)施例中，檢測(cè)激光器220再次包括主振蕩器302、單模光纖 304、第一二極管泵浦的光纖放大器316A、 316B、和316C、以及可用于 傳遞檢測(cè)激光束314的多模輸出光纖光器件308。本例中，主振蕩器302 由二極管泵浦的單頻光纖激光器所替代，與NPRO相.反。
與主振蕩器和光纖放大器相關(guān)聯(lián)的光纖激光器可以為(1 )可用于按 大約1000nm波長(zhǎng)產(chǎn)生輻照的鐿摻雜光纖；(2)可用于按大約1550nm波 長(zhǎng)產(chǎn)生輻照的鉺摻雜光纖或共摻雜光纖。光纖激光器可以使用側(cè)面包層的 泵浦，其中泵浦二極管通過泵浦光纖與有源光纖相耦合連接。泵浦光纖通 過側(cè)面包層或有源光纖的內(nèi)部包層與有源光纖相耦合連接。上述泵浦二極 管可以包括單發(fā)射極、單發(fā)射極組、二極管條、和/或二極管條組。
另外，當(dāng)使用多重階段來使籽激光310放大時(shí)，某些實(shí)施例可以采用 二極管泵浦的板狀激光器和二極管泵浦的光纖激光器兩者的組合。利用該 用法的全部用法或部分用法，用以放大或產(chǎn)生檢測(cè)激光的二極管泵浦的光 纖激光器提供許多優(yōu)點(diǎn)。通過用許多較小連續(xù)波(cw) 二極管對(duì)激光光纖 進(jìn)行泵浦，每一光纖耦合泵浦二極管其功率相對(duì)較小(通常只使用稍許瓦 數(shù))。因此，任何一個(gè)或部分二極管的損耗會(huì)對(duì)所要生成的激光的總體性 能幾乎無任何影響。
散熱問題和激光束314波形輪廓的熱變形有很大的消減。光纖耦合二 極管的散熱可以相對(duì)于增益分開管理。另外，上述低功率二極管通常提供 當(dāng)前在二極管板狀激光器中的板中可資利用的有很大提高的平均故障時(shí) 間(MTBF)等級(jí)。光纖激光器類放大器的熱管理與使用常規(guī)塊型晶體增 益介質(zhì)的情形相比時(shí)有很大改善。這是因?yàn)閺墓饫w散熱的光纖表面面積與 生成或放大激光的體積之比為大于與板狀放大器相關(guān)聯(lián)的塊表面體積比 情形許多的量級(jí)。于是，光纖激光器可以按幾乎沒有波前變形的單模方式 運(yùn)作。光纖激光器可按連續(xù)波CW方式或經(jīng)調(diào)制脈沖方式工作，因而速度 限制并非激光速度，而是所要測(cè)試的材料內(nèi)的超聲傳播時(shí)間和其他部件用 于在所要測(cè)試的部件范圍掃描檢測(cè)激光的掃描能力。這允許有效掃描速率為10kHz或以上。與現(xiàn)有系統(tǒng)的掃描速率相比提供明顯的改善。另外，該 靈活的結(jié)構(gòu)可以使適用于嚴(yán)苛產(chǎn)業(yè)環(huán)境的激光超聲檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠靈 活機(jī)動(dòng)和便于攜帶。
圖7給出本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例其中說明如何可以在激光超聲檢 查系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生檢測(cè)激光的邏輯流程圖。運(yùn)作400以在步驟402中產(chǎn)生籽檢 測(cè)激光為開始。該籽檢測(cè)激光束可以為低功率、即可進(jìn)行放大的25毫瓦 這種量級(jí)的激光束。該籽檢測(cè)激光束可以用NPRO或單個(gè)泵浦單頻光纖激 光器或者用以產(chǎn)生籽檢測(cè)激光的其他^^知手段來產(chǎn)生。該籽激光束接下來 可以在步驟404中用一個(gè)或多個(gè)二極管泵浦的光纖放大器來放大。前面說 明的實(shí)施例中是采用二極管泵浦的光纖激光放大器來將檢測(cè)激光的功率 從25毫瓦提高至1000瓦或以上。步驟406中檢測(cè)激光束傳遞給目標(biāo)。
工作中本發(fā)明允許在有限的進(jìn)出區(qū)域內(nèi)測(cè)試更為復(fù)雜的表面時(shí)在更 寬范圍的環(huán)境中使用激光超聲測(cè)試設(shè)備。本發(fā)明各實(shí)施例可以利用光纖激 光器來產(chǎn)生檢測(cè)激光束以及可能的生成激光束并將其傳遞給要測(cè)試的遠(yuǎn) 端目標(biāo)。這樣允許激光超聲系統(tǒng)的總體尺寸有較大的削減。舉例來說，可 以采用小得多的無人系統(tǒng)來替代較大的龍門架系統(tǒng)將生成激光束和檢測(cè) 激光束傳遞給所要測(cè)試的目標(biāo)的表面。這允許本發(fā)明實(shí)施例所提供的激光 超聲檢查系統(tǒng)不僅用于檢查個(gè)體部件，還用于對(duì)結(jié)合的部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn) 行評(píng)定。因而，不僅可以由本發(fā)明實(shí)施例所提供的激光超聲系統(tǒng)檢查個(gè)體 部件，還可以檢查由個(gè)體部件所形成的組裝結(jié)構(gòu)。這允許在結(jié)合結(jié)構(gòu)完成 之后進(jìn)行檢查來觀察該結(jié)構(gòu)整個(gè)壽命周期其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有什么變化。另 外，本發(fā)明實(shí)施例可以提供在工場(chǎng)用光纖激光器對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲位移進(jìn) 行檢測(cè)，而沒有往往與檢測(cè)激光束的傳遞或檢測(cè)用自由空間相關(guān)聯(lián)的問 題。
光纖激光器可以通過使用鐿摻雜光纖來產(chǎn)生波長(zhǎng)與當(dāng)前用于工業(yè)激 光超聲檢查的1064納米波長(zhǎng)相似或相同的激光發(fā)光。鐿摻雜光纖因此可 以在無需替換任何光器件和檢測(cè)器的情況下替代當(dāng)前使用的二極管泵浦 或閃光泵浦的棒狀或板狀檢測(cè)激光器。但鉺摻雜或者鉺共摻雜的光纖可以 產(chǎn)生波長(zhǎng)大約為1550納米的激光發(fā)光。該波長(zhǎng)范圍被公認(rèn)為對(duì)眼睛是安 全的。采用眼睛安全的波長(zhǎng)時(shí)與大約1000納米的波長(zhǎng)相比較，安全要求 有明顯的降低。若要在開放的工場(chǎng)或制造環(huán)境中使用激光超聲檢查系統(tǒng)， 安全要求的降低可換來投資和運(yùn)作成本重大的削減。使用按大約為1550納米的波長(zhǎng)工作的檢測(cè)激光器，其另外的優(yōu)點(diǎn)在 于可撬動(dòng)為電信技術(shù)研發(fā)的如檢測(cè)器、調(diào)制器、光纖等大量光技術(shù)。
可用不同方法對(duì)光纖激光器和光纖放大器進(jìn)行泵浦。最為盛行的方法 為包層泵浦，其中泵浦輻照加入到光纖激光器或放大器的包層中。包層泵 浦可從包層端部進(jìn)行(端部泵浦)或從包層側(cè)面進(jìn)行(側(cè)面泵浦)。側(cè)面 泵浦消除端部或同軸泵浦的困難，其中有偏軸內(nèi)芯設(shè)計(jì)或者扭轉(zhuǎn)方式的有 源泵浦光纖設(shè)計(jì)。另外，熔融光纖的耦合連接消除了對(duì)聚焦光器件以及校 準(zhǔn)的需要，而且與諸如端部或V槽泵浦這類其他設(shè)計(jì)相比更為牢靠。
通過采用個(gè)體二極管和包層側(cè)面泵浦技術(shù)，可通過引入另外的泵浦二 極管在對(duì)可靠性沒有不良效應(yīng)的情況下使功率放大。個(gè)體二極管的壽命周 期其量級(jí)大于二極管條的量級(jí)。另外，單發(fā)射極彼此獨(dú)立，因而當(dāng)某一發(fā) 射極故障時(shí)，與二極管條有所不同，其不影響任何其他發(fā)射極。結(jié)果是， 單發(fā)射極故障的情況下，光纖激光器或放大器的總輸出功率其下降量很小 是因?yàn)橛休^大數(shù)目的二極管發(fā)射極。
總而言之，本發(fā)明實(shí)施例涉及對(duì)超聲進(jìn)行光檢測(cè)用的改進(jìn)激光器。該 "第一"檢測(cè)激光器的主要任務(wù)是對(duì)待測(cè)試部件中用"第二"激光器來產(chǎn) 生超聲的部位進(jìn)行照明。來自第一激光器的散射光用干涉儀收集和分析來 對(duì)超聲在部件表面處的回聲所造成的表面振動(dòng)進(jìn)行解調(diào)。用二極管泵浦的 光纖激光器構(gòu)成改進(jìn)的檢測(cè)激光器(第一激光器)以產(chǎn)生高功率單頻激光 源。
作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，會(huì)理解如同這里所用的用語(yǔ)"基本上" 或"接近"是針對(duì)其相應(yīng)用語(yǔ)給出的業(yè)界接受的寬裕范圍。這樣一種業(yè)界 接受的寬裕范圍從不足百分之一至百分之二十，并且對(duì)應(yīng)但不限于分量數(shù) 值、集成電路工藝變化量、溫度變化量、升降次數(shù)、和/或熱噪聲。作為本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，還會(huì)理解如同這里所用的用語(yǔ)"以可工作方式耦 合連接"，包括直接耦合連接和通過另一部件、元件、電路、或模塊的非 直接耦合連接，其中對(duì)于非直接耦合連接來說，居中的部件、元件、電路、 或模塊并非對(duì)信號(hào)的信息進(jìn)行修改，而是可以調(diào)整其電流水平、電壓水平、 和/或功率水平。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，也會(huì)理解隱含的耦合連接 (即通過推理可知的某一元件與另一元件耦合連接的情形)與"以可工作 方式耦合連接"同樣包括直接耦合連接和兩個(gè)元件之間的非直接耦合連 接。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，還會(huì)理解如同這里所用的用語(yǔ)"相比較較為有利的是"，是指兩個(gè)或多個(gè)元件、項(xiàng)目、信號(hào)等之間的比較，提
供所需的關(guān)系。舉例來說，當(dāng)所需的關(guān)系為信號(hào)1與信號(hào)2相比具有較大 的幅度時(shí)，在信號(hào)1的幅度大于信號(hào)2的幅度時(shí)或者信號(hào)2的幅度小于信 號(hào)1的幅度時(shí)可以獲得較為有利的比較。
盡管詳細(xì)說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解可以在不背離如所附權(quán)利要求所限 定的本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下對(duì)此進(jìn)行種種變化、替換和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移的方法，包括下列步驟產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面的超聲位移；用二極管泵浦的光纖激光器產(chǎn)生檢測(cè)激光束；使該檢測(cè)激光束朝向遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面；由表面的超聲表面位移使檢測(cè)激光束散射以產(chǎn)生經(jīng)相位調(diào)制的光；收集經(jīng)相位調(diào)制的光；對(duì)經(jīng)相位調(diào)制的光進(jìn)行處理來獲得代表表面處的超聲表面位移的數(shù)據(jù)；以及采集具有該信息的數(shù)據(jù)對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面 的超聲位移進(jìn)一步包括使一生成激光束朝向進(jìn)而照明遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面其中一部分，其中 超聲表面位移發(fā)生于遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面經(jīng)過照明的部分內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理以對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)定。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生檢測(cè)激光束進(jìn)一 步包括下列步驟用主振蕩器產(chǎn)生籽激光束；以及用至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器使該籽激光束放大，其中至少是該主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦 的光纖激光器。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用至少一個(gè)二極管泵 浦的激光放大器使該籽激光束放大進(jìn)一步包括用至少兩個(gè)平行二極 管泵浦的激光放大器使該籽激光放大，其中至少兩個(gè)平行二極管泵浦 的激光放大器其輸出組合于單一光纖內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的板狀激光器。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主振蕩器包括二極管 泵浦的光纖激光器。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主振蕩器和/或至少一 個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約1000nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生輻 照的鐿摻雜光纖。
9. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主振蕩器和/或至少一 個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約1550nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生輻 照的鉺摻雜光纖或共摻雜光纖。
10. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，主振蕩器和/或至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括具有側(cè)面包層泵浦的光纖激光器， 其中泵浦二極管通過泵浦光纖與有源光纖耦合連接。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，泵浦光纖通過有源 光纖的側(cè)面包層或內(nèi)部包層與有源光纖耦合連接。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，泵浦二極管包括單 發(fā)射極、單發(fā)射極組、二極管條、和/或二極管條組。
13. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用至少一個(gè)二極管 泵浦的激光放大器使籽激光束放大包括下列步驟用二極管泵浦的激光前置放大器使該籽激光束放大；以及用第二二極管泵浦的激光放大器使得用該二極管泵浦的激光前置放大器所放大的該籽激光束放大。
14. 一種可工作用以檢測(cè)遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移的裝置，包括 可工作用以產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移的超聲產(chǎn)生系統(tǒng)； 可工作用以產(chǎn)生基本上照明遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移這種檢測(cè)激光束的二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器；可工作用以收集二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器經(jīng)過遠(yuǎn)端目標(biāo)反射 或散射的經(jīng)相位調(diào)制的光的光收集器件；以及可工作用以進(jìn)行下列步驟的處理器對(duì)二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器經(jīng)過遠(yuǎn)端目標(biāo)反射或散射 的經(jīng)相位調(diào)制的光進(jìn)行處理來獲得代表遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲位移的數(shù)據(jù)；以及對(duì)代表超聲位移的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來對(duì)遠(yuǎn)端目標(biāo)的結(jié)構(gòu)完整 性進(jìn)行評(píng)定。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，超聲產(chǎn)生系統(tǒng)可工 作用以使一生成激光束朝向進(jìn)而照明遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面其中一部分，其中 超聲表面位移發(fā)生于遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面經(jīng)過照明的部分內(nèi)。
16. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器；以及可工作用以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大 器，其中至少是該主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括 二極管泵浦的光纖激光器。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，主振蕩器和/或至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約1000nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生 輻照的鐿摻雜光纖。
18. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，主振蕩器和/或至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約1550nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生 輻照的鉺摻雜光纖或共摻雜光纖。
19. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，主振蕩器和/或至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括具有側(cè)面包層泵浦的光纖激光器， 其中泵浦二極管通過泵浦光纖與有源光纖耦合連接。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，泵浦光纖通過有源 光纖的側(cè)面包層或內(nèi)部包層與有源光纖耦合連接。
21. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，泵浦二極管包括單 發(fā)射極、單發(fā)射極組、二極管條、和/或二極管條組。
22. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器；以及可工作用以使該籽激光束放大的至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器，其中至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦 的光纖激光器，其中至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器其輸出組 合于單一光纖內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，主振蕩器或至少一 個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括一二極管泵浦的板狀激光器。
24. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于， 主振蕩器包括一二極管泵浦的光纖激光器，至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括一二極管泵浦的光纖激光 放大器。
25. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，二極管泵浦的檢測(cè) 光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器；可工作用以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置 放大器；以及可工作用以使該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器所產(chǎn)生的 輸出激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器，其中至少是該 主振蕩器、該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器或至少一個(gè)二極 管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光器。
26. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器，其中主振蕩器包括二極管泵浦的光纖激光器；可工作用以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置 放大器，其中該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器包括二極管泵 浦的光纖激光放大器；以及可工作用以使該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器所產(chǎn)生的 輸出激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器，其中該至少一 個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光放大器。
27. —種大面積復(fù)合檢查裝置，用于測(cè)定遠(yuǎn)端目標(biāo)其表面的超聲 表面位移，包括可工作用以產(chǎn)生遠(yuǎn)端目標(biāo)的超聲表面位移的超聲產(chǎn)生系統(tǒng)； 可工作用以由檢測(cè)激光束照明遠(yuǎn)端目標(biāo)其表面的超聲表面位移的檢測(cè)光纖激光器；可工作用以產(chǎn)生檢測(cè)激光束的照明部位和遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的掃描組件；用于收集檢測(cè)激光束經(jīng)過遠(yuǎn)端目標(biāo)反射或散射的經(jīng)相位調(diào)制的光 的光收集器件；用以處理光收集器件所收集的經(jīng)相位調(diào)制的光并產(chǎn)生一輸出信號(hào) 的光學(xué)處理器；以及可工作用以對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行處理來獲得代表遠(yuǎn)端目標(biāo)其表面的 超聲表面位移的數(shù)據(jù)的處理器。
28. 如權(quán)利要求27所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，超 聲產(chǎn)生系統(tǒng)可工作用以使一生成激光束朝向進(jìn)而照明遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面其中一部分，其中 超聲表面位移發(fā)生于遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面經(jīng)過照明的部分內(nèi)。
29. 如權(quán)利要求27所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，檢 測(cè)激光束包括連續(xù)波方式激光束或脈沖方式激光束。
30. 如權(quán)利要求27所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，二極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器；以及可工作用以使該籽激光束放大的至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器，其中至少是該主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光器。
31. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，該 至少 一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可工作用以使該籽激光束放大的至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器，其中至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光器，其中至少兩個(gè)平行二極管泵浦的激光放大器其輸出組合于單一光纖內(nèi)。
32. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，主振蕩器或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括一二極管泵浦的板狀 激光器。
33. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于， 主振蕩器包括一二極管泵浦的光纖激光器，至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括一二極管泵浦的光纖激光 放大器。
34. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，主 振蕩器和/或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約 1000nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生輻照的鐿摻雜光纖。
35. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，主 振蕩器和/或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括可用于以大約 1550nm的波長(zhǎng)產(chǎn)生輻照的鉺摻雜光纖或共摻雜光纖。
36. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，主 振蕩器和/或至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括具有側(cè)面包層泵 浦的光纖激光器，其中泵浦二極管通過泵浦光纖與有源光纖耦合連接。
37. 如權(quán)利要求36所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，泵 浦光纖通過有源光纖的側(cè)面包層或內(nèi)部包層與有源光纖耦合連接。37. 如權(quán)利要求36所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，泵 浦二極管包括單發(fā)射極、單發(fā)射極組、二極管條、和/或二極管條組。
38. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，二 極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器；可工作用以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置 放大器；以及可工作用以使該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器所產(chǎn)生的 輸出激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器，其中至少是該 主振蕩器、該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器或至少一個(gè)二極 管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光器。
39. 如權(quán)利要求30所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，二 極管泵浦的檢測(cè)光纖激光器包括可工作用以產(chǎn)生籽激光束的主振蕩器，其中主振蕩器包括二極管泵浦的光纖激光器；可工作用以使該籽激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器，其中該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器包括二極管泵 浦的光纖激光放大器；以及可工作用以使該至少一個(gè)二極管泵浦的激光前置放大器所產(chǎn)生的輸出激光束放大的至少一個(gè)二極管泵浦的激光放大器，其中該至少一 個(gè)二極管泵浦的激光放大器包括二極管泵浦的光纖激光放大器。
40. 如權(quán)利要求27所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，進(jìn) 一步包括用以橫跨遠(yuǎn)端目標(biāo)的表面移動(dòng)檢測(cè)激光器并接著記錄和索引 該大面積復(fù)合檢查裝置所檢測(cè)的數(shù)據(jù)的定位裝置。
41. 如權(quán)利要求27所述的大面積復(fù)合檢查裝置，其特征在于，該 定位裝置為龍門架定位裝置。
全文摘要
本發(fā)明各實(shí)施例涉及對(duì)超聲進(jìn)行光檢測(cè)用的改進(jìn)激光器。該“第一”檢測(cè)激光器的主要任務(wù)是對(duì)待測(cè)試部件中用“第二”激光器來產(chǎn)生超聲的部位進(jìn)行照明。來自第一激光器的散射光用干涉儀收集和分析來對(duì)超聲在部件表面處的回聲所造成的表面振動(dòng)進(jìn)行解調(diào)。用二極管泵浦的光纖激光器構(gòu)成改進(jìn)的檢測(cè)激光器(第一激光器)以產(chǎn)生高功率單頻激光源。
文檔編號(hào)G01N29/24GK101529242SQ200780034281
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者M·杜波依斯, T·德拉克 申請(qǐng)人:洛克希德馬丁公司