TW451055B - System and method for ultrasonic laser testing using a laser source to generate ultrasound having a tunable wavelength - Google Patents

Description

451 05 5 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明相關於光學資訊處理的領域，尤其相關於超音 波雷射試驗的方法及設備。更明確地說，本發明提供用來 產生超音波的雷射源。更特別的是，本發明的雷射源可藉 著調變產生雷射的光學及暫時特定來使所產生的超音波的 特定最隹化而大幅增進所產生的超音波的特性。 發明背景 -C線 經濟部智慧財凌局员工消贫合作社印製 近年來，先進複合材料在太空，汽車，及.許多其他商 業產業中的使用已有巨幅的成長。雖然複合材料提供性能 的顯著增進，但是其在製造過程中必須有嚴格的品質控制 程序。明確地說，必須有非破壞性的評估（N D E )方法 來評定複合材料的結構完整性，例如偵測夾雜物，分層， 及孔隙度。傳統的非破壞性評估方法非常慢，需要密集的 勞力，且成本高。結果，試驗程序不利地提高與複合結構 相關聯的製造成本。各種不同的方法及設備曾被提出來評 估複合結構的結構完整性》—種方法是揭示使用一脈衝雷 射射束來在工件上產生超音波，並且使用第二脈衝雷射射 束來偵測超音波。然後，來自第二雷射射束的相位調變光 被解調以獲得代表在工件的表面處的超音波運動的訊號^ 與此方案相關聯的不利點在於第一脈衝雷射射束對於在工 件產生超音波未被最佳化。 先前技術的解決方案描述用來從一散射表面光學偵測 暫態運動的可操作技術，而這些技術對於超音波複合材料 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -4- 451 05 5 A7 __B7 _ 五、發明說明（2 ) 的非破壞性測試及評估很有用，但是這些技術具有無數的 缺點。 已知的技術提供實施共同模式雜訊消除的能力》藉著 使用單一雷射訊號，已知的技術不能實施差動模式操作。 此特性的一不利結果爲不能在工廠或工業設施中使用已知 的超音波系統，因爲該處的周圍光雜訊位準超過某些臨限 位準。此問題造成不能正確偵測來自複合材料的散射訊號 〇 與已知的超音波測試及評估技術相關聯的另一限制是 與其用來決定暫態的存在以因而指示缺陷的寬頻掃描方式 有關》因爲發生寬頻掃描*所以資料置過多，並且準確程 度降低* 與已知的系統相關聯的另一限制是與其即時處理超音 波資料的能力有關。此限制使得此種系統對於測試及評估 複合材料只有最低限度的用途。 與現有系統相關聯的其他限制與此種系統的缺乏彈性 有關，其可能使所有的距離低*導致小場深度性能以及對 於反向散射訊號只能摘取極少的資訊。這些限制使得超音 波測試方法的工業應用一般而言不實際》 -因此，想要有能克服習知技術的不利點及缺陷的新穎 的超音波雷射試驗方法及設備》 • . · 發明槪說 鑑於以上，對於在雷射產生的超音波中產生想要的頻 本紙張尺度適用中a a家標準（CNS)A4規格（210 X 297公；an <請先《讀#·之注f項再填寫本I) * tt

If ·1 · ϋ ϋ 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -5- 4 5105 5 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先W讀背面之注意事項再嗔寫本頁) 率內容的系統及方法有需求。本發明提供用來產生具有可 調波長及暫時形狀的雷射輻射的系統及方法，其消除或減 少與先前開發的用於雷射檢驗的系統及方法相關聯的不利 點及問題。 更明確地說，本發明提供一種產生具有可調波長及暫 時形狀的雷射輻射的系統。此系統包含用以產生第一脈衝 雷射射束的第一脈衝雷射。第一脈衝雷射射束係產生爲具 有第一波長。一波長偏移裝置將第一雷射射束的第一波長 偏移至第二波長。然後，一調變器調變具有第二波長的雷 射射束。 經濟部智慧財4局員工消费合作社印製 在另一實施例中，具有可調波長的雷射輻射被用來在 要被檢驗的遠距目標處產生超音波位移。此涉及產生具有 第一波長的第一雷射射束然後，一波長偏移裝置將第一雷 射射束的第一波長偏移至第二波長。一光學調變器被用來 調變第二波長雷射射束的暫時形狀。然後，此雷射射束被 用來在遠距目標處產生超音波位移，其中在遠距目標處的 超音波位移具有想要的含頻量，並且被用於遠距目標的非 破壞性評估。 本發明提供的重要的技術上的有利點在於雷射產生的 超音波可形成爲具有想要的含頻量及暫時形狀。因此，對 於需要有特定的聲頻範圍以適當地實施材料的非破壞性評 估的某些材料，可決定最佳的超音波位移組。然後，波長 偏移裝置被用來將第一波長偏移至產生最佳雷射脈衝以在 超音波中產生想要的聲能範圍的波長。因此，取決於材料 本紙張尺度適用_中.國«家橾準（〇呢>八4现格（210><297公釐) 6 經濟部智慧財產爲貝工消費合作社印製 4 51 0 5 5 A7 _B7 _ 五、發明說明（4 ) 的厚度或成分，可產生想要的超音波位移來爲檢驗產生最 佳的解析度。 另外，超音波的衰減可被控制，容許使用者對於要被 搜尋的缺陷將檢驗技術最佳化。另外，藉著瞭解產生於目 標的超音波的衰減特性，可根據這些特性來使掃描技術最 佳化，以減少或消除過量採樣，因而增加檢驗的速率及效 率，而此降低成本。 本發明提供的另一技術上的有利點在於提供一種系統 以對於檢驗複雜的複合材料可以有有彈性，準確*及有成 本效益的方法。本發明可使掃描最佳化，並且可根據與複 合結構相關聯的經驗資料或對結構成分的模型資料來試驗 大尺寸的複合結構 圖式簡要敘述 從以下連同圖式的敘述可對本發明及其有利點有更完 全的瞭解，在圖式中相同的參考數字代表相同的特徴，其 中： 圇1顯示本發明的第一實施例。 圖2顯示利用控制系統的本發明的實施例=> -圖3顯示本發明的第二實施例，其中波長偏移是使用 第二雷射來達成a 圖4顯示減小與本發明的產生雷射相關聯的雜訊的過 程。 圖5顯示本發明的流程圖。 本紙張尺度適用中S國家#準（CNS)A4慧格（210 * 297公* > ----^——h-------- <請先閱讀背*·之注f w再瀵寫本I > 訂---------Λί. 經濟部智慧財產局員Η消费合作社印製 ^51055 ： 五、發明說明（5 ) 圖6顯示本發明的方塊圖，其中本發明與用來偵測超 音波位移的雷射偵測系統一起使用。 元件對照表 10 脈衝雷射 12 雷射射束 .14 波長偏移裝置 16 雷射射束 18 光學調變器 20 雷射射束•產生雷射 2 1 纖維光學載體 2 2 電腦控制系統 2 4 第二雷射 26 電腦系統 100 產生雷射輻射的系統 102 遠距目標 104 偵測雷射 106 相位調變光 108 收集光學元件 λ 0 第一波長 λ 1 第二波長 發明的詳細敘述 本發明的較佳實施例顯示在圖式中，其中相同的數字 本紙張尺度適用中躪家標準<CNS)A4现格（210 X 297公* ) i I ^ I ϊ I I ^ ^ ^ I I# I ^ ^ * 1· 1· <請先《讀背®之注f項再滇寫本頁)

IV H ^1 ^1 1 I -8 - 45105 5 A7 B7_ 五、發明說明（6 ) 被用來代表不同圖中相同及相應的部份。 本發明提供產生具有可調波長及暫時形狀的雷射輻射 的系統及方法，其消除或減少與先前開發的用於雷射檢驗 的系統及方法相關聯的不利點及問題。 更明確地說，本發明提供產生具有可調波長及暫時形 狀的雷射輻射的系統。此系統包含用以產生第一脈衝雷射 射束的第一脈衝雷射。第一脈衝雷射射束係產生成爲具有 第一波長。一波長偏移裝置將第一雷射射束的第一波長偏 移至一第二波長。然後，一調變器調變具有第二波長的雷 射射束。 圖1以方塊圓顯示用來產生具有可調波長及暫時形狀 的雷射輻射的系統1 0 0的基本組件。系統1 0 0包含會 產生具有第一波長λ 0的雷射射束1 2的脈衝雷射1 0。 第一雷射射束1 2會具有傳播至波長偏移裝置1 4的路徑 。此波長偏移裝置會將第一波長λ 0偏移至第二波長λ 1 ，產生具有第二波長λ 1的雷射射束1 6。然後，雷射射 束1 6可由光學調變器1 8調變，以產生具有可調暫時形 狀的雷射射束2 0。在本發明中，波長偏移裝置1 4可爲 光學參數振盪器，拉曼（RAMAN)霣池，差異頻率產 生器，或是將一第二雷射射東與第一雷射射束結合以產生 具有波長λ 1的雷射的裝置* 脈衝雷射1 0可爲C〇2雷射，钕YAG雷射（Nd : YAG雷射），紫翠玉雷射，鈦藍寶石雷射，二極體油運 雷射，燈抽運雷射，或其他熟習此項技術者已知的雷射。 本紙張尺度適用中Η國家楳準（CNS)A4规格（210 X 297公* > ----!---r—---* I I I {請先《讀背面之項再填寫本Ϊ

訂---------C 鳗濟部贅慧财產馬興工洧费合作杜印製 -9- 451 05 5 A7 B7 五、發明説明（7 ) 所選的第二波長可選擇成與被用來傳送雷射至一遠距目標 的光學載體相容1或是可被選擇成爲光學波長λ 1。 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明的一實施例中，第二波長可被選擇成爲使雷 射射束與目標材料的交互作用的特性最佳化，例如在非破 壞性評估檢驗用的材料中產生超音波。例如•雷射產生的 超音波可由具有想要的含頻量及穿透深度的雷射來產生* 其中超音波位移具有想要的含頻量。因此，取決於要被試 驗的材料厚度或材料成分，可產生想要的頻率及超音波位 移來產生用於手邊的特定非破壞性評估檢驗的.最佳解析度 »此第二波長可爲從與要被試驗的材料相關聯的材料特定 資料或經驗計算資料決定的最佳波長。此資料對於不同材 料及這些材料的不同厚度可能有變化。本發明的一特定實 施例使用具有在3.5微米的操作用光學參數振盪器的二 極體抽運雷射。在另一例子中，第一波長可爲1 0 6 4 ητη (毫微米），而第二波長可爲3 5 0 0 nm，或是第 二波長可在lOOOnm與4000nm之間選擇。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 第一雷射可藉著一光纖機構而傳送至波長偏移裝置。 此光纖機構可傳送於1 0微米操作的C 〇2雷射輻射。在雷 射1 2的波長已經從第一波長λ 0偏移至第二波長A 1之 後，可使用調變器1 8來將一長源雷射脈衝編碼成例如音 調短脈衝，啣聲，或更複雜的調變設計來控制所產生的超 音波位移的頻譜或含量，或是提供用來配合濾光器偵測的 基礎。 圖2顯示本發明的另一實施例，其中一電腦控制系統 本紙張尺度逋用中明國家揉窣（CNS ) A4规格（210X297公釐） -10- d51〇5 5 A7 B7 五、發明説明（8 ) 2 2耦合於波長偏移裝置1 4及調變器1 8。此控制系統 (請先W讀背面之注f項再填寫本頁) 2 2可被用來動態控制波長偏移裝置1 4及調變器1 8， 使得雷射2 0的最佳第二波長λ 1及暫時形狀可在檢驗期 間被動態改變以使非破壞性評估試驗最佳化。 圖3類似於圖1。但是，波長偏移裝置可將一第二雷 射2 4與第一雷射1 2結合*以產生具有第二波長λ 1的 新的雷射射束1 6。 圖4再次類似於圖1，但是圖4結合一濾光器，用以 在將第一雷射射束1 2的波長偏移至；I 1之前.過瀘第一雷 射射束1 2，以增進第一蕾射射束的訊號對雜訊比。 本發明的特定實施例可使用固態雷射，例如N d : YA G雷射。光學波長可被偏移以配合試驗下的材料的光 學衰減性質。較佳實施例產生光學波長在2.5與4微米 之間的雷射脈衝，而更特定的光學波長是在3 . 5與 3 . 8微米之間。 經濟部智慧財產局WK工消費合作社印 在本發明中，可使用由氯化銀/溴化銀（Ag : B r )玻璃構成的光纖來傳送雷射脈衝。更明確地說，此光纖 可被用來傳送1 0微米的C 〇2雷射脈衝，或是其他爲超音 波目的的遠I R雷射脈衝。此光纖與先前的材料例如鉻鋇 鑭鋁鈉氟化物（Z B LAN)相比有更多的遠I R應用》 圖5呈現本發明的方法，其中具有可調波長及暫時形 狀的雷射輻射被用來在非破壞性評估用的遠距目標處產生 超音波位移》於步驟5 0,產生具有第一波長的第一雷射。 在步驟5 2，此第一雷射的波長偏移至第二波長。此 本紙張尺度逍用中.國國家揉準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） -11 - A7 45105 5 __B7 ____ 五、發明說明（9) 第二波長可選擇成爲可在超音波位移中產生想要的特性。_ 第一雷射的此波長偏移的達成可使用光學參數振盪器，將 第一雷射與一第二雷射結合以產生具有第二波長的雷射射 束，或是熟習此項技術者已知的其他方法。在步驊5 4， 具有第二波長的雷射射束可被調變以改變雷射的暫時形狀 或含頻量。然後，此經調變的雷射可施加於遠距目標以產 生超音波位移-此是在步驟5 6達成》 在目標處產生的超音波位移可被偵測，以判定遠距目 標中的瑕疵，孔隙度，或其他缺陷（如熟習此項技術者所 已知的）》此種方法之一可能涉及使用與超音波產生雷射 同軸地施加的一脈衝雷射射束，以偵測在遠距目標處的超 音波位移。在遠距目標處的超音波位移會產生從同軸施加 的雷射散射及反射的相位調變光。此相位調變光可被處理 來獲得代表在遠距目標處的超音波位移的資料。與超音波 位移相關聯的資料可被處理來發現在遠距目標的試驗下的 材料中的瑕疵，孔隙度，或其他缺陷。這些功能由涉及偵 測在遠距目標處的超音波位移的步驟5 S以及涉及處理與 超音波位移相關聯的資料以實施逮距目標的非破壞性評估 的步驟6 0代表。 •圖6顯示使用具有可調波長及暫時形狀的雷射來在遠 距目標處產生超音波位移的系統。系統100或是圖2， 3 |及4所示的本發明的其他實施例可被用來產生具有可 調波長及暫時形狀的雷射。此雷射可藉著嫌維光學載體 2 1而施加於遠距目標1 0 2。光學載體2 1可選用例如 紙張尺度適用中a国家橾準（CNS)A4规格<210 X 297公釐） ------l·----CM <請先明11貧面之注項再填寫本I > a av t flv n 訂--- 經濟邠智慧財產局貝X消t合作杜印製 -12 - 451 05 5 A7 _____B7 五、發明説明（1〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 鉻鋇鑭鋁鈉氟化物（ZBLAN)或Ag : B r玻璃的材 料。可藉著在將雷射1 2的第一波長偏移至雷射1 6的第 二波長之前將一長脈衝編碼來將此長脈衝編碼至雷射2 0 中。此長脈衝可由一電腦系統2 6動態控制，以改變檢驗 聲頻或檢驗深度。這些編碼的脈衝可包含音調短脈衝或啣 聲，以控制檢驗聲頻*需要動態控制此長脈衝可能是導因 於遠距目標1 0 2的複合結構中的不同聚合物或是遠距目 標1 0 2.的不同區域的不同厚度。 經濟部智慧財是局員工消胥合作社印製 偵測雷射1 0 4可施加於遠距目標1 〇 2。在一實施 例（未顯示）中，此偵測蕾射1 0 4可與產生雷射2 0同 軸施加。產生雷射2 0在目標1 〇 2的材料中產生壓縮超 音波位移。超音波位移是目標1 0 2的材料在吸收產生雷 射2 0時熱彈性膨脹的結果。產生雷射2 0必須具有易於 在遠距目標1 0 2的想要深度處被吸收而不會造成目標 1 0 2的材料被燒蝕或損壞的頻率。另外，產生雷射2 0 必須具有夠長的脈衝來誘發超音波變形》產生雷射2 0應 成爲熱被吸收至遠距目標1 0 2內，因而在無燒蝕下造成 熱彈性膨脹。一般而言，不宜使用在紫外線範圍的波長， 因爲如果遠距目標1 0 2是由複合材料製成，則此種光有 潛在的可能性會損壞複合材料。偵測雷射1 〇 4必須具有 不會在遠距目標1 0 2處誘發進一步的超音波位移的頻率 〇 偵測雷射1 0 4在遠距目標1 〇 2處與超音波位移交 互作用，並且產生相位調變光1 0 6。相位調變光1 0 6 本紙張尺度適用中國®家標導（CNS ) Α4说ϋ 210X297公漦) 一 -13- 45105 5 Α7 At B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（11) 的一部份可能由收集光學元件1 0 8捕捉。Thomas E. Drake在1999年6月29日申請的名爲「使用後收集光學器 具來偵測超音波表面位移的方法及設備」的美國專利申請 案序號第60/091,229號以及Thomas E. Drake在1999年6月 29日申請的名爲「用於超音波雷射試驗的方法及設備」的 美國專利申請案序號第60/091,240號掲示用來偵測此種超 音波位移的方法。這些專利申請案在此併爲參考。 本發明所揭示的實施例可與上述的美國專利申請案以 及Marc Dubois等人在1999年7月27日申請的名爲「用於 使用光學波長調諧的雷射超音波頻率控制的系統及方法」 的美國專利申請案序號第09/361,768號（在此倂爲參考） 中所述的技術結合，以藉著光學波長控制或暫時調變來提 供聲頻含量的控制。進一步的擴展是光學波長偏移，空間 調變，或是雷射源的定圖型的結合β 本發明提供的重要的技術上的有利點在於雷射產生的 超音波可產生成爲具有想要的含頻量及暫時形狀。因此， 對於必須有特定的頻率範圍或暫時形狀來適當地檢驗材料 的某些材料及幾何形狀，可藉著具有最佳光學特性的雷射 來產生最佳超音波位移•產生雷射2 0的最佳波長λ 1可 被決定。然後，產生雷射2 0可被用來在要被檢驗的遠距 目標處產生想要的超音波位移。因此，可產生想要的超音 波位移，因而爲目標檢驗產生增進的解析度。另外，遠距 目標的檢驗掃描可根據在遠距目標處產生的超音波位移的 衰減特性被最佳化。此不但增進材料的非破壞性評估試驗 本紙張尺度遑用中两國家標率（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂_ -C, -14- 4 51 0 5 5 A7 B7 五、發明說明（12) 的效率及使其最佳化，並且也降低成本及減少與這些材料 相關聯的檢驗時間。 雖然已經參考圖式的實施例來詳細敘述本發明，但是 應瞭解此敘述只是舉例說明而不應被解釋爲限制性質•因 此，另外也應瞭解對於熟習此項技術者而言在參考此敘述 之後，可明顯得知以及達成對本發明的實施例的細節的許 多改變以及本發明的另外實施例。所有的此種改變以及另 外的實施例均在由附隨的申請專利範圍所界定的本發明的 精神及真實範圍內。 Λ/. 1 訂---------ALh. 經濟部智慧財產局員工滴费合作社印製 本紙張尺度適用+ 國家標準（CNS>A4惹格（210 X 297公釐） -15-

Claims (1)

1. A8B8C8D8 451 05 5 六、申請專利範圍 1 . 一種在遠距目標處產生超音波位移的方法，包含 以下步驟： 使用具有第一波長的一第一雷射射束來在該遠距目標 處產生超音波位移； 將該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長， 以改變該超音波位移的特性；及 將該第一雷射射束引至該遠距目標上的一點β 2 ·如申請專利範面第1項所述的方法，另外包含調 變該第一雷射射束的該第二波長以改變該超音波位移的特 性的步驟。 3 .如申請專利範圍第1項所述的方法|另外包含調 變該第一雷射射束的振幅以改變該超音波位移的特性的步 驟。 4 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中將該第 —雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長的步驟是以一 光學參數振盪器來實現。 5.如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第一 波長爲1064nm (毫微米）且該第二波長爲3500 n m (毫微米）。 * 6 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第二 波長爲1000至4000nm。 7 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第二 波長與一撓性光學導管相容。 8 .如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該撓性 本紙張尺度適用t困8家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） i丨、_丨I丨丨丨i!丨丨—丨訂-丨_ <請先明讀膂面之注項再餮寫本買> 6' 經濟部智慧財產局興工消费合作社印製 * 16 - A8B8C8D8 451055 六、申請專利範圍 光學導管爲纖維光學載體。 9 .如申請專利範圍第1項所述的方法，另外包含在 將該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長之前將 一長源雷射脈衝編碼的步驟。 1 〇 .如申請專利範圍第9項所述的方法，其中將一 長源雷射脈衝編碼的步驟是由一電腦系統動態控制以改變 變數組，該變數組包含： 一檢驗聲頻：及 一穿透深度。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是以一音調短脈衝來編碼，以控制檢驗聲頻 0 1 2 .如申請專利範圍第1 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是以一啷聲（chirp )來編碼，以控制檢驗聲 頻。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是根據該遠距目標的特定複合配方而改變。 1 4 .如申請專利範圍第1 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是根據該遠距目標的幾何形狀而改變。 1 5 ·如申請專利範圍第1 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是根據用來決定最佳化的檢驗聲頻及穿透深 度的資料庫而改變。 1 6 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第 —雷射具有比400Hz (赫）大的重複率》 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公藿） - - Λί ! ϋ ϋ ϋ ϋ n n n n n n n Λ n —4 n n I (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 -17- A8B8C8D8 451 05 5 六、申請專利範圍 1 7 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第 一雷射是選擇自由C〇2雷射，Nd : YAG雷射，紫翠玉 雷射，鈦藍寶石雷射，燈抽運雷射，及二極體抽運雷射所 組成的群類。 1 8 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該第 一雷射爲固態雷射。 1 9 .如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該纖 維光學載體是由選擇自由锆鋇钃鋁鈉氟化物（Z B LAN )及氯化銀/溴化銀玻璃所組成的群類的材料構成。 2 0 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該長 源雷射脈衝是根據該遠距目標的特定複合配方而改變。 2 1 .如申請專利範圍第8項所述的方法，另外包含 藉著暫時控制脈衝寬度來減小該第一雷射的峰値功率的步 驟。 2 2 .如申請專利範圍第1項所述的方法，其中將該 第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長的步驟是藉 著將該第一雷射與一第二雷射結合以產生於第二波長的一 第三雷射而實現。 2 3 _ —種產生具有可調波長及暫時形狀的雷射輻射 的方法，包含以下步驟： 產生具有一第一波長的一第一雷射射束； 將該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長； 及 調變該第一雷射射束的該第二波長。 本紙張尺度適用中0困家標準（CNS)A4規（210 X 297公» ) -- -18- ------rlh — Λν M, + nr I 訂i — i n I cfl (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 451 05 5 六、申請專利範圍 2 4 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中將 該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長的步驟是 以一光學參數振盪器來實現。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中該 第一波長爲1 〇 6 4 nm (毫微米）且該第二波長爲 3500nm(毫微米）。 2 6 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中該 第二波長爲1000至4000nm。 2 7 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中該 第二波長與一撓性光學導管相容》 2 8 .如申請專利範圍第2 7項所述的方法，其中該 撓性光學導管爲纖維光學載體。 2 9 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，另外包 含在將該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長之 前將一長源雷射脈衝編碼的步驟。 3 0 <如申請專利範圍第2 9項所述的方法，其中將 一長源雷射脈衝編碼的步驟是由一電腦系統動態控制。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是以一音調短脈衝來編碼a 3 2 .如申請專利範圔第3 0項所述的方法，其中該 長源雷射脈衝是以一啷聲（chup )來編碼。 3 3 .如申請專利範圍第3 0項所述的方法，其中該 第一雷射具有比400Hz (赫）大的重複率。 3 4 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中該 本纸張尺度適用中西國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f請先«讀背面之注意事項再填寫本頁) ι_Γν Μ -1------訂-------- !f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- A8B8C8D8 45105 5 六、申請專利範圍 第一雷射是選擇自由C〇2雷射，Nd : YAG雷射，紫翠 玉雷射，鈦藍寶石雷射，燈抽運雷射，及二極體抽運雷射 所組成的群類。 ~ 3 5 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法1其中該 第一雷射爲固態雷射。 3 6 .如申請專利範圍第2 8項所述的方法，其中該 纖維光學載體是由锆鋇鑭鋁鈉氟化物（Z B L AN)構成》 3 7 .如申請專利範圍第2 8項所述的方法，其中該 纖維光學載體是由氯化銀/溴化銀玻璃構成。 3 8 .如申請專利範圍第2 8項所述的方法，另外包 含藉著暫時控制脈衝寬度來減小該第一雷射的峰値功率的 r 卜-CTtf 步驟。 3 9 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，其中將 該第一雷射射束的該第一波長偏移至一第二波長的步驟是 藉著將該第一雷射與一第二雷射結合以產生於第二波長的 一新的雷射射束而實現。 4 0 .如申請專利範圍第2 3項所述的方法，另外包 含在調變該第一雷射射束的波長之前過濾該第一雷射射束 的步驟|以增進該第一雷射射束的訊號對雜訊比。 4 1 .—種產生具有可調波長及暫時形狀的雷射輻射 的系統，包含： 一第一脈衝雷射，用以產生具有一第一波長的一第一 脈衝雷射射束； 一波長偏移裝置，用以將該第一脈衝雷射射束的該第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* ) • · ----------裝 *--— — — — — 訂-！ <請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- A8B8C8D8 451 05 5 六、申請專利範園 一波長偏移至一第二波長；及 一調變器，用以調變具有該第二波長的雷射射束。 4 2 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統，其中該 波長偏移裝置爲光學參數振盪器。 4 3 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統，其中該 第一波長爲1 〇 6 4 nm (毫微米）且該第二波長爲 3500nm(毫微米）。 4 4 *如申請專利範圍第4 1項所述的系統，其中該 第二波長爲1〇〇〇至4000nm。 4 5 ·如申請專利範圔第4 1項所述的系統，其中該 第二波長與一撓性光學導管相容。 4 6 .如申請專利範圔第4 5項所述的系統，其中該 撓性光學導管爲纖維光學載體 4 7 ·如申請専利範圍第4 1項所述的系統，另外包 含一編碼器，用以在將該第一雷射射束的該第一波長偏移 至該第二波長之前將一長源雷射脈衝編碼。 4 8 .如申請專利範圔第4 7項所述的系統，另外包 含一電腦系統，用以動態控制長源雷射脈衝的編碼。 49 .如申請專利範圔第4 1項所述的系統*其中該 第二雷射是選擇自由C〇2雷射，Nd : YAG雷射，紫翠 玉雷射，鈦藍賣石雷射，燈抽運雷射，及二極體抽運雷射 所組成的群類。 5 0 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統’其中該 第一雷射爲固態雷射。 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) ----^--->--r--- (锖先《讀费面之注意事項典填寫本I> 訂---------蟓 經濟部智慧财產局負工消费合作社印製 451 05 5 A8B8C8D8 經濟部智慧时產局員工消t合作社印數 六、申請專利範圍 5 1 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統，另外包 含由锆鋇緬鋁鈉氟化物（ZBLAN)構成的~纖維光學 載體，以耦合於該第一脈衝雷射，用以將該第一雷射送至 在一遠距目標上的一點。 5 2 .如申請專利範圍第5 1項所述的系統，其中該 第一雷射的峰値功率是藉著暫時控制脈衝寬度而被減小。 5 3 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統，其中該 波長偏移裝置將該第一雷射與一第二雷射結合以產生於第 二波長的一新的雷射射束。 5 4 .如申請專利範圍第4 1項所述的系統|另外包 含一濾光器，用以在調變該第一雷射射束的波長之前過嫌 該第一雷射射束，以增進該第一雷射射束的訊號對雜訊比 〇 5 5 . —種在遠距目標處產生超音波位移的方法，包 含以下步驟： 產生具有一第一波長的一第一雷射； 偏移該第一雷射射束的該第一波長，以產生具有一第 二波長的一第二雷射： 使用該第二雷射射束在該遠距目標處產生超音波位移 :及 調變該第二雷射射束的該第二波長，以改變該超音波 位移的特性。 5 6 .如申請專利範圍第5 5項所述的方法，另外包 含以下步驟： 、 (請先閲讀背面之>i意事項再填寫本頁) 裝---1 n n 訂---------^ΓνΓ-----—1' 本紙張尺度適ffi中®囲家標準（CNS>A4規格（210X297 公«) -22- 5 5 ο A8B8C8D8 六、申請專利範圍 選擇具有想要的在頻率中產生超音波位移的特性的雷 射射束的第二波長，其中偏移該雷射射束的該第一波長的 步驟係使用一光學參數振盪器。 5 7 .如申請專利範圍第5 6項所述的方法，另外包 含以下步驟： 使用與該第二雷射同軸的一第三脈衝雷射射束來偵測 在該遠距目標的表面上的超音波表面位移； 收集來自該第三脈衝雷射射束的由該遠距目標反射或 散射的相位調變光；及 處理該相位調變光以獲得代表在該遠距目標處的超音 波表面位移的資料。 5 8 .如申請專利範圔第5 7項所述的方法，其中處 理該相位調變光的步驟包含： 使用一干涉儀來調變該相位調變光，以產生至少〜光 學訊號； 將該至少一光學訊號轉換成至少一數位訊號：及 使用一數位訊號處理器來處理該至少一數位訊號。 <請先明讀背面之注意寧項再填寫本I> 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 本紙張尺度適用中困Η家標準（CNS)A4規格（210 X 297公》) -23-