CN102056702A - 用于超声波的激光产生的分线盒光纤 - Google Patents

用于超声波的激光产生的分线盒光纤 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于激光加工工件(204)的激光发射系统。激光发射系统包括经由透镜(104)和发射块(106)耦接到发射光纤(108)的源(102)。光纤输出端经由另一发射块(110)和透镜(112)耦接到工件上。由于监测在工件上产生的超声波的光检测系统206的原因，所以对系统的控制是可行的。

Description

用于超声波的激光产生的分线盒光纤
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月15日提交的序列号为12/121,507的美国临时专利申请的提交日的优先权，其公开内容以引用方式并于本文。
背景技术
本公开涉及用于发射激光束的发射系统。
附图说明
图1是激光发射系统的示例性实施例的示意图。
图2是结合图1的激光发射系统的激光超声检测系统的示例性实施例的示意图。
具体实施方式
在附图和随后的说明中，分别用相同的标号在说明书和附图通篇标记相同的部件。附图不必按比例。本发明的某些特征可能按照放大尺寸或有些示意性的形式示出并且考虑到清楚和简洁可能没有示出传统组件的有些细节。本发明可受到不同形式的实施例的影响。具体描述了特定实施例并且显示在附图中，理解到，本公开将被看成是本发明的原理的例证，并且并非意在把本发明限制于本文所限制和描述的内容。将完全认识到，下文讨论的实施例的不同指教可以单独或以任何适当结合方式利用来产生预期结果。在阅读实施例的以下具体描述并且参考附图时，上述各种特征，以及下面更具体描述的其他特点和特征对于本领域技术人员来说将是明显的。
首先参考图1，激光发射系统100的示例性实施例包括激光束源102，具有可操作地耦接到透镜组件104的输入端的输出端。透镜组件104的输出端可操作地耦接到光学发射块106的输入端。块106的输出端耦接到光纤108的末端。光纤108的另一末端耦接到光学发射块110的输入端。块110的输出端可操作地耦接到透镜组件112的输入端。
在示例性实施例中，激光束源102可以是传统激光束源，诸如像能够产生落在红外区域的中间，诸如像3-5微米范围中的波长的激光束。在示例性实施例中，透镜组件104和112可以是适于会聚激光束的传统透镜组件。在示例性实施例中，块106和110可以是由具有类似于光纤108的折射率并且对于激光束源102所产生的波长具有最小吸收率的材料构成的传统光学发射块。在示例性实施例中，块106和110的末端可以通过传统方法，诸如像粘合、套接、熔合或能提供最小光学干扰的任何其他工艺耦接到光纤108的对应末端。在示例性实施例中，块106和110的直径明显大于光纤108的直径。在示例性实施例中，考虑到块的长度和光纤108的数值孔径和直径，块106和110的直径分别大于在相对于透镜组件104和112定位的块的末端处的光束102a的直径。在示例性实施例中，块106和112的长度明显与透镜组件104和112的焦距有关，使得激光束102a的直径在块的末端处明显大于在光纤108的末端处。
在示例性实施例中，在系统100的操作期间，激光束源102产生随后由透镜组件104会聚的激光束102a。会聚的激光束102a随后传到块106中并且进入到并通过光纤108的末端。在光纤108的另一末端，激光束102a射出并且传到并通过块110。在激光束102a通过并离开块110时，激光束扩散并且随后由透镜组件112会聚。
现在参考图2，在示例性实施例中，系统100被结合到激光超声系统200中，其中块110和透镜组件112可操作地耦接到移动控制系统202，该移动控制系统202用于可控制地将块和透镜组件相对于工件204移动。传统光学检测系统206还提供在靠近工件204处，光学检测系统可操作地耦接到系统控制器208。在示例性实施例中，移动控制系统202可以包括例如机械臂。
在示例性实施例中，在激光超声系统200操作期间，系统100由系统控制器208操作来把激光束102a会聚到工件204的表面上。在示例性实施例中，在系统200的操作期间，移动控制系统202可以被操作来把块110和透镜组件112相对于工件204的一个或多个外表面定位和定向。由工件204的外表面所反射的光学能量随后由光学检测系统206检测并且以公知的方式由系统控制器208处理从而检查工件204。使用用于工件的激光超声检查的激光束能量的设计和操作被认为对本领域技术人员来说是熟知的。
在示例性实施例中，选择块106和110的直径和长度，从而在相对于透镜组件104和112定位的块的开口端处的光束102a的直径大约比光纤108的直径大5-100倍。
应当理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下在上文作出各种变型。另外，空间基准仅仅是用于说明目的而并非限制上述结构的特定方位或定位。尽管已经示出并描述了特定实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神或指教的情况下作出修改。所述的实施例仅仅是示例性的并且并非用于限制。许多变型和修改是可行的并且落入本发明的范围内。因此，保护范围不限于所述实施例，而是由所附权利要求唯一限制，权利要求的范围将包括权利要求的主题的所有等同物。

Claims (19)

1.一种用于发射激光束的系统，包括：
激光束源；
第一透镜组件，可操作地耦接到所述激光束源；
第一光学发射块，可操作地耦接到所述第一透镜组件；
光纤末端，耦接到所述第一光学发射块；
第二光学发射块，耦接到光纤的另一末端；以及
第二透镜组件，可操作地耦接到所述第二光学发射块。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述激光束源包括波长处于3-5微米范围的激光束源。
3.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的折射率大致与所述光纤的折射率相同。
4.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的直径大致比所述光纤的直径大5-100倍。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包括移动控制系统，可操作地耦接到所述第二光学发射块和所述第二透镜组件，用于可控制地将所述第二光学发射块和所述第二透镜组件相对于工件移位。
6.一种用于把来自激光束源的激光束发射到工件的方法，包括：
使用第一透镜组件会聚激光束；
随后将所述激光束发射到第一光学发射块中并通过所述第一光学发射块；
随后将所述激光束发射到光纤末端并通过所述光纤末端；
随后将所述激光束从光纤的另一末端射出；
随后将所述激光发射到第二光学发射块中并通过所述第二光学发射块；以及
随后使用第二透镜组件会聚所述激光束。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述激光束源包括波长处于3-5微米范围的激光束源。
8.如权利要求6所述的方法，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的折射率大致与所述光纤的折射率相同。
9.如权利要求6所述的方法，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的直径大致比所述光纤的直径大5-100倍。
10.如权利要求6所述的方法，进一步包括可控制地将所述第二光学发射块和所述第二透镜组件相对于工件移位。
11.一种激光超声系统，包括：
激光束源；
第一透镜组件，可操作地耦接到所述激光束源；
第一光学发射块，可操作地耦接到所述第一透镜组件；
光纤末端，耦接到所述第一光学发射块；
第二光学发射块，耦接到光纤的另一末端；
第二透镜组件，可操作地耦接到所述第二光学发射块；
移动控制系统，可操作地耦接到所述第二光学发射块和所述第二透镜组件，用于可控制地将所述第二光学发射块和所述第二透镜组件相对于工件定位；
光学检测系统，定位成靠近所述工件用于检测从所述工件反射的光学能量；以及
控制器，可操作地耦接到激光束源、移动控制系统和光学检测系统，用于控制激
光束源、移动控制系统和光学检测系统的操作并且用于处理从所述工件反射的光学能量以确定所述工件的一个或多个特性。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述激光束源包括波长处于3-5微米范围的激光束源。
13.如权利要求11所述的系统，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的折射率大致与光纤的折射率相同。
14.如权利要求11所述的系统，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的直径大致比光纤的直径大5-100倍。
15.一种用于确定工件的一个或多个特性的方法，包括：
产生激光束；
使用第一透镜组件会聚所述激光束；
随后将所述激光束发射到第一光学发射块中并通过所述第一光学发射块；
随后将所述激光束发射到光纤末端并通过所述光纤末端；
随后将所述激光束从光纤的另一末端射出；
随后将所述激光发射到第二光学发射块中并通过所述第二光学发射块；以及
随后使用第二透镜组件会聚所述激光束；
可控制地将所述第二光学发射块和所述第二透镜组件相对于工件移位；
用所述激光束照射所述工件的一个或多个表面；
监测所述激光束从所述工件的一个或多个表面的反射；以及
处理所监测的反射以确定所述工件的一个或多个特性。
16.如权利要求15所述的方法，其中激光束源包括波长处于3-5微米范围的激光束源。
17.如权利要求15所述的方法，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的折射率大致与所述光纤的折射率相同。
18.如权利要求15所述的方法，其中第一和第二光学发射块中的至少一个的直径大致比光纤的直径大5-100倍。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括可控制地将所述第二光学发射块和所述第二透镜组件相对于工件移位。
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