CN207007776U - 一种监测激光烧蚀效率的声学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种监测激光烧蚀效率的声学装置，包括激光器、全反镜、示波器、麦克风、容器、聚焦镜和衰减片，所述全反镜倾斜安装于激光器的正前方，且激光器的光源发射口与全反镜的中部处于同一水平位置；所述衰减片安装有全反镜的正下方，且全反镜的中部与衰减片的中部处于同一垂线上；所述聚焦镜和容器从上到下依次设置在衰减片的正下方，且容器的内腔底部设置有烧蚀靶材；所述烧蚀靶材的中部与聚焦镜的中部处于同一垂线上；本实用新型监测激光烧蚀效率的声学装置，采用麦克风直接采集激光烧蚀产生的声音信号来实时监测烧蚀过程中产生的烧蚀压力，以及激光烧蚀效率。该方法操作简单，数据可靠，而且实现了实时监测。

Description

一种监测激光烧蚀效率的声学装置

技术领域

本实用新型涉及激光烧蚀测量技术领域，具体为一种监测激光烧蚀效率的声学装置。

背景技术

激光诱导液体物质产生击穿的物理过程是伴随着声、光、热、机械效应等一些列现象的复杂物理过程。当高功率激光聚焦于液体中时，若作用激光的能量密度超过液体的击穿阈值，则在聚焦区域内将首先发生光学击穿，随着产生高温高压等离子体，该等离子体吸收后续激光能量对外膨胀，形成初期以超音速传播的冲击波，这一冲击波在传播一段距离后，约有大半的冲击波能量就耗散到周围液体中，直至最终衰减为声波。作为一种新的激发声波的方法，其具有远程激发、声源级别高、声脉冲窄、频谱宽等优点，在水下目标探测方面有极高的时间、空间分辨率，具有广泛的工程应用前景。

激光烧蚀液体覆盖的固体衬底材料的相关研究在表明处理、微处理、材料构造等材料领域受到很大的关注。研究表明在液体覆盖情况下，激光脉冲的烧蚀效率能大幅度提高。但在工业中，首先面临的问题是如何实时监测激光的烧蚀效率问题。

在本工作中，在实验上测量了激光烧蚀水层覆盖下的烧蚀压力和烧蚀耦合系数。通过声学监测方法实现了激光烧蚀效率的实时监测，建立了声学信号大小与烧蚀效率间的关系。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种监测激光烧蚀效率的声学装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种监测激光烧蚀效率的声学装置，包括激光器、全反镜、示波器、麦克风、容器、聚焦镜和衰减片，所述全反镜倾斜安装于激光器的正前方，且激光器的光源发射口与全反镜的中部处于同一水平位置；所述衰减片安装有全反镜的正下方，且全反镜的中部与衰减片的中部处于同一垂线上；所述聚焦镜和容器从上到下依次设置在衰减片的正下方，且容器的内腔底部设置有烧蚀靶材；所述烧蚀靶材的中部与聚焦镜的中部处于同一垂线上；所述麦克风设置在容器开口的边缘处，且麦克风通过导线与示波器电性连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述容器内灌有水溶液，且烧蚀靶材浸泡在水溶液内。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述全反镜的倾斜角度范围为43°～47°。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述容器为透明玻璃材料制成。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型监测激光烧蚀效率的声学装置，采用麦克风直接采集激光烧蚀产生的声音信号来实时监测烧蚀过程中产生的烧蚀压力，以及激光烧蚀效率。与现有的其它方法相比，该方法操作简单，数据可靠，而且实现了实时监测；实用性强，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的实验监测装置的示意图；

图2为示波器采集到的不同水层厚度下的烧蚀压力和动量耦合系数图；

图中：1-激光器、2-全反镜、3-示波器、4-麦克风、5-容器、6-聚焦镜、7-衰减片、8-烧蚀靶材、9-导线、10-水溶液。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2本实用新型提供的一种实施例：一种监测激光烧蚀效率的声学装置，包括激光器1、全反镜2、示波器3、麦克风4、容器5、聚焦镜6和衰减片7，所述全反镜2倾斜安装于激光器1的正前方，且激光器1的光源发射口与全反镜2的中部处于同一水平位置；所述衰减片7安装有全反镜2的正下方，且全反镜2的中部与衰减片7的中部处于同一垂线上；通过衰减片7的调节，实现不同的入射激光能量；所述聚焦镜6和容器5从上到下依次设置在衰减片7的正下方，且容器5的内腔底部设置有烧蚀靶材8；所述烧蚀靶材8的中部与聚焦镜6的中部处于同一垂线上；所述麦克风4设置在容器5开口的边缘处，且麦克风4通过导线9与示波器3电性连接；采用麦克风4直接采集激光烧蚀产生的声音信号来实时监测烧蚀过程中产生的烧蚀压力，以及激光烧蚀效率；与现有的其它方法相比，该方法操作简单，数据可靠，而且实现了实时监测；麦克风4用于转化声音信号为电信号；示波器3用于记录声音信号的幅值；所述容器5内灌有水溶液10，且烧蚀靶材8浸泡在水溶液10内；所述全反镜2的倾斜角度范围为43°～47°，使其光源能正好折射到烧蚀靶材8上，提高了检测误差；所述容器5为透明玻璃材料制成，实验人员可以透过玻璃来了解水溶液10的厚度，便于实验的操作。

具体测量过程为：当激光器1产生的激光束到达烧蚀靶材8的表面后，会产生激光等离子体，以及伴随该等离子体膨胀产生的的冲击波。冲击波在传播一段距离后终衰减为声波。该声波被麦克风4收集，并转化为电信号，由示波器3显示出声波幅值。通过测定该幅值可以直接得到烧蚀压力的数值。另外激光脉冲宽度和烧蚀压力的乘积得到烧蚀冲量，该冲量与入射激光能量的比值为动量耦合系数。

综上所述

本实用新型监测激光烧蚀效率的声学装置，采用麦克风4直接采集激光烧蚀产生的声音信号来实时监测烧蚀过程中产生的烧蚀压力，以及激光烧蚀效率。与现有的其它方法相比，该方法操作简单，数据可靠，而且实现了实时监测；实用性强，易于推广使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种监测激光烧蚀效率的声学装置，包括激光器（1）、全反镜（2）、示波器（3）、麦克风（4）、容器（5）、聚焦镜（6）和衰减片（7），其特征在于：所述全反镜（2）倾斜安装于激光器（1）的正前方，且激光器（1）的光源发射口与全反镜（2）的中部处于同一水平位置；所述衰减片（7）安装有全反镜（2）的正下方，且全反镜（2）的中部与衰减片（7）的中部处于同一垂线上；所述聚焦镜（6）和容器（5）从上到下依次设置在衰减片（7）的正下方，且容器（5）的内腔底部设置有烧蚀靶材（8）；所述烧蚀靶材（8）的中部与聚焦镜（6）的中部处于同一垂线上；所述麦克风（4）设置在容器（5）开口的边缘处，且麦克风（4）通过导线（9）与示波器（3）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种监测激光烧蚀效率的声学装置，其特征在于：所述容器（5）内灌有水溶液（10），且烧蚀靶材（8）浸泡在水溶液（10）内。

3.根据权利要求1所述的一种监测激光烧蚀效率的声学装置，其特征在于：所述全反镜（2）的倾斜角度范围为43°～47°。

4.根据权利要求1所述的一种监测激光烧蚀效率的声学装置，其特征在于：所述容器（5）为透明玻璃材料制成。