JP6739836B2 - レーザおよびそれを用いたレーザ超音波探傷装置 - Google Patents
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Description
前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子の周期分極反転構造は、ファンアウト構造であってもよい。
前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子は、定比組成のニオブ酸リチウム、実質的に定比組成のタンタル酸リチウム、Mg、Zn、ScおよびIからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のニオブ酸リチウム、および、Mg、Zn、ScおよびInからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のタンタル酸リチウムからなる群から選択される単結晶からなってもよい。
前記第1の波長変換素子および前記第2の波長変換素子は、単一の単結晶からなってもよい。
前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子は、Mg、Zn、ScおよびInからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のタンタル酸リチウムからなる単結晶からなり、前記第1の周期Λ1は、30.5μm以上31.5μm以下の範囲であり、前記第2の周期Λ2は、32.5μm以上33.15μm以下の範囲であってもよい。
前記第1の周期Λ1は、30.8μm以上31.2μm以下の範囲であり、前記第2の周期Λ2は、32.7μm以上32.9μm以下の範囲であってもよい。
前記温度Tは、65℃以上150℃以下の範囲の温度であってもよい。
本発明による超音波によって被験物の探傷を試験するレーザ超音波探傷装置は、ポンプ波長λpを有するポンプ光を発する励起源と、前記励起源からの前記ポンプ光を、アイドラ波長λiを有するアイドラ光に波長変換し、前記アイドラ光を前記被験物に照射するレーザとを備え、前記レーザは、上述のレーザであり、これにより上記課題を解決する。
前記レーザは、前記アイドラ光が3.15μm以上3.25μm以下の波長を有する中赤外光を発してもよい。
前記被験物で発生した超音波を検出し、解析する解析部をさらに備えてもよい。
前記被験物は、炭素繊維強化プラスチックであってもよい。
前記励起源は、Nd:YAGレーザまたはNd:YVO4レーザであってもよい。
(実施の形態1)
実施の形態1では、本発明によるレーザを説明する。
1/Λ1=np(T)/λp−ns(T)/λs−ni(T)/λi
ここで、np(T)、ns(T)およびni(T)は、それぞれ、温度Tにおける、ポンプ光、シグナル光およびアイドラ光の各波長に対する屈折率である。
1/Λ2=ns(T)/λs−nd(T)/λd−ni(T)/λi
ここで、nd(T)、ns(T)およびni(T)は、それぞれ、温度Tにおける、差周波光、シグナル光およびアイドラ光の各波長に対する屈折率である。
実施の形態2では、本発明によるレーザ超音波探傷装置を説明する。
図3は、本発明によるレーザ超音波探傷装置を示す模式図である。
実施例1では、第1の波長変換素子(図2の210)および第2の波長変換素子(図2の220)が、Mgを1mol%添加した定比組成のタンタル酸リチウム単結晶(Mg:SLTと称する)からなり、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が30.9μm、3mm×3mm×24mm長の角柱状であり、第2の波長変換素子の第2の周期Λ2が32.88μm、3mm×3mm×20mm長の角柱状であり、これらを単一の温度制御部(図2の230)としてヒータに配置したレーザを構築した。第1の波長変換素子は、OPO素子であり、第2の波長変換素子は、DFM素子であった。図中では、第1の波長変換素子をOPO、および、第2の波長変換素子をDFMと省略して示す場合がある。
比較例2では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が31.1μmであり、第2の波長変換素子の第2の周期Λ2が32.85μmであり、いずれも、3mm×3mm×20mm長の角柱状であり、それぞれ別個の温度制御部に配置した以外は、実施例1と同様であった。
実施例3では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1がそれぞれ30.9μm、90.95μm、31.0μm、31.05μmおよび31.1μmの3mm×3mm×24mm長の角柱状であり、第2の波長変換素子の第2の周期Λ2がそれぞれ32.68μm、32.73μm、32.78μm、32.82μm、32.85μmおよび32.88μmの3mm×3mm×20mm長の角柱状であり、これらを単一の温度制御部(図2の230)に配置したレーザを構築した。実施例1と同様に、ポンプ波長1.064μmである場合の発振波長と位相整合温度との関係を算出した。結果を図11に示す。
実施例4では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が30.8μmの3mm×3mm×24mm長の角柱状であり、第2の波長変換素子の第2の周期Λ2が32.70μm以上33.15μm以下の範囲を満たすファンアウト構造を有する3mm×3mm×20mm長の角柱状であり、これらを単一の温度制御部(図2の230)に配置したレーザを構築した。実施例1と同様に、ポンプ波長1.064μmである場合の発振波長と位相整合温度との関係を算出した。結果を図12に示す。
実施例5では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が30.85μmとした以外は、実施例4と同様であった。実施例1と同様に、ポンプ波長1.064μmである場合の発振波長と位相整合温度との関係を算出した。結果を図13に示す。
実施例6では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が30.9μmとした以外は、実施例4と同様であった。実施例1と同様に、ポンプ波長1.064μmである場合の発振波長と位相整合温度との関係を算出した。結果を図14に示す。
実施例7では、第1の波長変換素子の第1の周期Λ1が30.95μmとした以外は、実施例4と同様であった。実施例1と同様に、ポンプ波長1.064μmである場合の発振波長と位相整合温度との関係を算出した。結果を図15に示す。
図13は、実施例5によるレーザの発振波長と位相整合温度との関係を示す図である。
図14は、実施例6によるレーザの発振波長と位相整合温度との関係を示す図である。
図15は、実施例7によるレーザの発振波長と位相整合温度との関係を示す図である。
210 第1の波長変換素子
220 第2の波長変換素子
230 温度制御部
240 入力カプラ
250 出力カプラ
260 フィルタ
300 レーザ超音波探傷装置
310 励起源
320 被験物
330 別のレーザ
340 解析部
Claims (12)
- 第1の周期Λ1を有する周期分極反転構造を有する第1の波長変換素子であって、温度Tにおいて、ポンプ波長λpを有するポンプ光を、アイドラ波長λiを有するアイドラ光とシグナル波長λsを有するシグナル光とに波長変換し、ここで、前記ポンプ波長λpと前記アイドラ波長λiと前記シグナル波長λsとは、関係1/λp=1/λs+1/λiを満たす、第1の波長変換素子と、
第2の周期Λ2を有する周期分極反転構造を有する第2の波長変換素子であって、前記温度Tにおいて、前記シグナル波長λsを有する前記シグナル光を、差周波波長λdを有する差周波光と前記アイドラ波長λiを有する前記アイドラ光とに波長変換し、ここで、前記シグナル波長λiと前記差周波波長λdと前記アイドラ波長λiとは、関係1/λs=1/λi+1/λdを満たす、第2の波長変換素子と、
前記第1の波長変換素子および前記第2の波長変換素子を加熱し、温度を制御する温度制御部と
を備え、
前記温度制御部は、前記第1の波長変換素子および前記第2の波長変換素子の前記温度Tを、前記第2の波長変換素子が、前記ポンプ波長λpを有するポンプ光を、アイドラ波長λi’を有するアイドラ光とシグナル波長λs’を有するシグナル光とに波長変換する際の、前記ポンプ波長λpと前記アイドラ波長λi’と前記シグナル波長λs’とが、関係1/λp=1/λs’+1/λi’および関係λs’=λi’を満たす場合の縮退温度T0よりも高くなるよう制御し、
前記アイドラ光の前記アイドラ波長λ i が3μm以上3.5μm以下の波長を有する中赤外光を発する、レーザ。 - 前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子の周期分極反転構造は、ファンアウト構造である、請求項1に記載のレーザ。
- 前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子は、定比組成のニオブ酸リチウム、実質的に定比組成のタンタル酸リチウム、Mg、Zn、ScおよびIからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のニオブ酸リチウム、および、Mg、Zn、ScおよびInからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のタンタル酸リチウムからなる群から選択される単結晶からなる、請求項1に記載のレーザ。
- 前記第1の波長変換素子および前記第2の波長変換素子は、単一の単結晶からなる、請求項1に記載のレーザ。
- 前記第1の波長変換素子および/または前記第2の波長変換素子は、Mg、Zn、ScおよびInからなる群から選択される少なくとも1以上の元素を含む実質的に定比組成のタンタル酸リチウムからなる単結晶からなり、
前記第1の周期Λ1は、30.5μm以上31.5μm以下の範囲であり、
前記第2の周期Λ2は、32.5μm以上33.15μm以下の範囲である、請求項2に記載のレーザ。 - 前記第1の周期Λ1は、30.8μm以上31.2μm以下の範囲であり、
前記第2の周期Λ2は、32.7μm以上32.9μm以下の範囲である、請求項5に記載のレーザ。 - 前記温度Tは、65℃以上150℃以下の範囲の温度である、請求項6に記載のレーザ。
- 超音波によって被験物の探傷を試験するレーザ超音波探傷装置であって、
ポンプ波長λpを有するポンプ光を発する励起源と、
前記励起源からの前記ポンプ光を、アイドラ波長λiを有するアイドラ光に波長変換し、前記アイドラ光を前記被験物に照射するレーザと
を備え、
前記レーザは、請求項1に記載のレーザである、レーザ超音波探傷装置。 - 前記レーザは、前記アイドラ光が3.15μm以上3.25μm以下の波長を有する中赤外光を発する、請求項8に記載のレーザ超音波探傷装置。
- 前記被験物で発生した超音波を検出し、解析する解析部をさらに備える、請求項8に記載のレーザ超音波探傷装置。
- 前記被験物は、炭素繊維強化プラスチックである、請求項9に記載のレーザ超音波探傷装置。
- 前記励起源は、Nd:YAGレーザまたはNd:YVO4レーザである、請求項8に記載のレーザ超音波探傷装置。
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