用於超聲波的雷射產生的空心波導的製作方法
2023-09-12 20:54:10
專利名稱：用於超聲波的雷射產生的空心波導的製作方法
用於超聲波的雷射產生的空心波導相關申請的交叉引用本申請要求2008年5月15日提交的序列號為12/121，559的美國臨時專利申請 的提交日的優先權，其公開內容以引用方式並於本文。
背景技術：
本公開涉及用於發射雷射束的發射系統。
圖1是雷射發射系統的示例性實施例的示意圖。圖2是結合圖1的雷射發射系統的雷射超聲檢測系統的示例性實施例的示意圖。
具體實施例方式在附圖和隨後的說明中，分別用相同的標號在說明書和附圖通篇標記相同的部 件。附圖不必按比例。本發明的某些特徵可能按照放大尺寸或有些示意性的形式示出並且 考慮到清楚和簡潔可能沒有示出傳統組件的有些細節。本發明可受到不同形式的實施例的 影響。具體描述了特定實施例並且顯示在附圖中，理解到，本公開將被看成是本發明的原理 的例證，並且並非意在把本發明限制於本文所限制和描述的內容。將完全認識到，下文討論 的實施例的不同指教可以單獨或以任何適當結合方式利用來產生預期結果。在閱讀實施例 的以下具體描述並且參考附圖時，上述各種特徵，以及下面更具體描述的其他特點和特徵 對於本領域技術人員來說將是明顯的。首先參考圖1，雷射發射系統100的示例性實施例包括雷射束源102，具有可操作 地耦接到透鏡組件104的輸入端的輸出端。透鏡組件104的輸出端可操作地耦接到第一空 心波導106的輸入端。第一空心波導106的輸出端耦接到光纖108的末端。光纖108的另 一末端耦接到第二空心波導110的輸入端。第二空心波導110的輸出端可操作地耦接到透 鏡組件112的輸入端。在示例性實施例中，雷射束源102可以是傳統雷射束源，諸如像能夠產生落在紅 外區域的中間，諸如像3-5微米範圍中的波長的雷射束。在示例性實施例中，透鏡組件104 和112可以是適於會聚雷射束的傳統透鏡組件。在示例性實施例中，空心波導106和110 可以是傳統空心波導，諸如像金屬、塑料和玻璃空心波導。在示例性實施例中，空心波導106 和110的直徑明顯大於光纖108的直徑。在示例性實施例中，考慮到空心波導的長度和光纖 108的數值孔徑和直徑，空心波導106和110的直徑分別大於在相對於透鏡組件104和112 定位的空心波導的末端處的光束10 的直徑。在示例性實施例中，空心波導106和112的 長度明顯與透鏡組件104和112的焦距有關，使得雷射束10 的直徑在空心波導的末端處 明顯大於在光纖108的末端處。在示例性實施例中，在系統100的操作期間，雷射束源102產生隨後由透鏡組件 104會聚的雷射束10加。會聚的雷射束10 隨後傳到空心波導106中並且進入到並通過光纖108的末端。在光纖108的另一末端，雷射束10 射出並且傳到並通過空心波導110。 在雷射束10 通過並離開空心波導110時，雷射束擴散並且隨後由透鏡組件112會聚。
現在參考圖2，在示例性實施例中，系統100被結合到雷射超聲系統200中，其中空 心波導110和透鏡組件112可操作地耦接到移動控制系統202，該移動控制系統202用於可 控制地將空心波導和透鏡組件相對於工件204移動。傳統光學檢測系統206還提供在靠近 工件204處，光學檢測系統206可操作地耦接到系統控制器208。在示例性實施例中，移動 控制系統202可以包括例如機械臂。 在示例性實施例中，在雷射超聲系統200操作期間，系統100由系統控制器208操 作來把雷射束10 會聚到工件204的表面上。在示例性實施例中，在系統200的操作期間， 移動控制系統202可以被操作來把空心波導110和透鏡組件112相對於工件204的一個或 多個外表面定位和定向。由工件204的外表面所反射的光學能量隨後由光學檢測系統206 檢測並且以公知的方式由系統控制器208處理從而檢查工件204。使用用於工件的雷射超 聲檢查的雷射束能量的設計和操作被認為對本領域技術人員來說是熟知的。
應當理解，可以在不脫離本發明的範圍的情況下在上文作出各種變型。另外，空間 基準僅僅是用於說明目的而並非限制上述結構的特定方位或定位。儘管已經示出並描述了 特定實施例，但是本領域技術人員可以在不脫離本發明的精神或指教的情況下作出修改。 所述的實施例僅僅是示例性的並且並非用於限制。許多變型和修改是可行的並且落入本發 明的範圍內。因此，保護範圍不限於所述實施例，而是由所附權利要求唯一限制，權利要求 的範圍將包括權利要求的主題的所有等同物。
權利要求
1.一種用於發射雷射束的系統，包括 雷射束源；第一透鏡組件，可操作地耦接到所述雷射束源； 第一空心波導，可操作地耦接到所述第一透鏡組件； 光纖末端，耦接到所述第一空心波導； 第二空心波導，耦接到光纖的另一末端；以及 第二透鏡組件，可操作地耦接到所述第二空心波導。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述雷射束源包括波長處於3-5微米範圍的雷射束源。
3.如權利要求1所述的系統，其中第一和第二空心波導中的至少一個的折射率大致與 所述光纖的折射率相同。
4.如權利要求1所述的系統，其中第一和第二空心波導中的至少一個的長度大致比第 一和第二透鏡組件中的至少一個的焦距大5-100倍。
5.如權利要求1所述的系統，進一步包括移動控制系統，可操作地耦接到所述第二空 心波導和所述第二透鏡組件，用於可控制地將所述第二空心波導和所述第二透鏡組件相對 於工件移位。
6.一種用於把來自雷射束源的雷射束髮射到工件的方法，包括 使用第一透鏡組件會聚雷射束；隨後將所述雷射束髮射到第一空心波導中並通過所述第一空心波導； 隨後將所述雷射束髮射到光纖末端並通過所述光纖末端； 隨後將所述雷射束從光纖的另一末端射出；隨後將所述雷射發射到第二空心波導中並通過所述第二空心波導；以及 隨後使用第二透鏡組件會聚所述雷射束。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述雷射束源包括波長處於3-5微米範圍的雷射束源。
8.如權利要求6所述的方法，其中第一和第二空心波導中的至少一個的折射率大致與 所述光纖的折射率相同。
9.如權利要求6所述的方法，其中第一和第二空心波導中的至少一個的長度大致比第 一和第二透鏡組件中的至少一個的焦距大5-100倍。
10.如權利要求6所述的方法，進一步包括可控制地將所述第二空心波導和所述第二 透鏡組件相對於工件移位。
11.一種雷射超聲系統，包括 雷射束源；第一透鏡組件，可操作地耦接到所述雷射束源； 第一空心波導，可操作地耦接到所述第一透鏡組件； 光纖末端，耦接到所述第一空心波導； 第二空心波導，耦接到光纖的另一末端； 第二透鏡組件，可操作地耦接到所述第二空心波導；移動控制系統，可操作地耦接到所述第二空心波導和所述第二透鏡組件，用於可控制地將所述第二空心波導和所述第二透鏡組件相對於工件定位；光學檢測系統，定位成靠近所述工件用於檢測從所述工件反射的光學能量；以及 控制器，可操作地耦接到雷射束源、移動控制系統和光學檢測系統，用於控制雷射束 源、移動控制系統和光學檢測系統的操作並且用於處理從所述工件反射的光學能量以確定 所述工件的一個或多個特性。
12.如權利要求11所述的系統，其中所述雷射束源包括波長處於3-5微米範圍的雷射 束源。
13.如權利要求11所述的系統，其中第一和第二空心波導中的至少一個的折射率大致 與所述光纖的折射率相同。
14.如權利要求11所述的系統，其中第一和第二空心波導中的至少一個的長度大致比 第一和第二透鏡組件中的至少一個的焦距大5-100倍。
15.一種用於確定工件的一個或多個特性的方法，包括 產生雷射束；使用第一透鏡組件會聚所述雷射束；隨後將所述雷射束髮射到第一空心波導中並通過所述第一空心波導； 隨後將所述雷射束髮射到光纖末端並通過所述光纖末端； 隨後將所述雷射束從光纖的另一末端射出；隨後將所述雷射發射到第二空心波導中並通過所述第二空心波導；以及 隨後使用第二透鏡組件會聚所述雷射束；可控制地將所述第二空心波導和所述第二透鏡組件相對於工件移位； 用所述雷射束照射所述工件的一個或多個表面； 監測所述雷射束從所述工件的一個或多個表面的反射；以及 處理所監測的反射以確定所述工件的一個或多個特性。
16.如權利要求15所述的方法，其中雷射束源包括波長處於3-5微米範圍的雷射束源。
17.如權利要求15所述的方法，其中第一和第二空心波導中的至少一個的折射率大致 與所述光纖的折射率相同。
18.如權利要求15所述的方法，其中第一和第二空心波導中的至少一個的長度大致比 第一和第二透鏡組件中的至少一個的焦距大5-100倍。
19.如權利要求15所述的方法，進一步包括可控制地將所述第二空心波導和所述第二 透鏡組件相對於工件移位。
全文摘要
一種用於在3μm到5μm的波長範圍之間工作的超聲工件檢測系統的雷射發射系統。該系統包括經由第一透鏡組件(104)和第一空心波導耦接到光纖(108)的源(102)。該系統光學出口包括另一空心波導(110)，用於把光纖耦接到出口透鏡組件(112)。
文檔編號G02B6/26GK102089113SQ200980126631
公開日2011年6月8日 申請日期2009年5月14日 優先權日2008年5月15日
發明者託馬斯·E·小德雷克, 馬克·A·奧斯特坎普, 馬克·杜波依斯 申請人:洛伊馬汀公司