[发明专利]基于双测量光束的激光声表面波探测系统及其使用方法

摘要

本发明公开了一种基于双测量光束的激光声表面波探测系统及其使用方法，激光声表面波探测系统，包括：控制器、光学检测系统集成箱体和步进电机，光学检测系统集成箱体包括：偏振型激光器、第一非偏振分光棱镜、数字示波器、第一分光结构和第二分光结构，本发明的激光声表面波探测系统结构简单，操作方便，其使用方法能够测量激光声表面波速度，可对激光声表面波的激发点源进行精确定位，通过计算机控制能够显著提高工作效率，为激光声表面波在实际应用中提供新的速度测量方法，对激光声表面波检测系统的精确测量以及工业自动化具有重要意义，满足了无损和自动化测量的要求。

主权项

1.一种基于双测量光束的激光声表面波探测系统，其特征在于，包括：控制器(19)、光学检测系统集成箱体(15)和步进电机(16)，所述光学检测系统集成箱体(15)包括：偏振型激光器(1)、第一非偏振分光棱镜(2)、数字示波器(18)、第一分光结构和第二分光结构，所述第一非偏振分光棱镜(2)用于将所述偏振型激光器(1)发射的激光分成两束传播方向相互垂直且光强相等的激光；两束激光分别射入第一分光结构和第二分光结构；所述第一分光结构和第二分光结构分别包括：第二非偏振分光棱镜(3)、道威棱镜(5)、偏振分光棱镜(4)、声光调制器(21)、光电探测器(13)、相位解调电路(14)和四分之一波片(8)，射入所述第一分光结构和第二分光结构的激光在经过所述第二非偏振分光棱镜(3)时均发生透射和反射，激光的透射与反射方向相互垂直，其中，反射的激光从所述道威棱镜(5)的最长表面射入该道威棱镜(5)，从所述道威棱镜(5)射出经过所述偏振分光棱镜(4)、线偏振片(6)和第一聚焦透镜(7)形成参考光束；从所述第二非偏振分光棱镜(3)透射的激光经过所述声光调制器(21)调制频率，调制后激光在所述偏振分光棱镜(4)发生透射,然后依次经过四分之一波片(8)和第二聚焦透镜(20)，激光透过所述第二聚焦透镜(20)形成检测光束并在样品(11)表面垂直投射聚焦形成直径3～5μm的检测光斑；所述第一分光结构和第二分光结构在所述样品(11)表面垂直投射聚焦形成2个距离5～15mm的检测光斑，得到检测光斑A点和检测光斑B点；脉冲激光器用于激发激光声表面波，所述脉冲激光器所发射的激光在样品(11)表面投射聚焦形成激发点源O点；所述四分之一波片(8)的快轴方向与经过所述声光调制器(21)且从所述偏振分光棱镜(4)透射的激光的偏振方向的夹角为45°；所述线偏振片(6)安装在所述偏振分光棱镜(4)与所述第一聚焦透镜(7)之间，检测光束由所述样品(11)表面反射后在经过所述线偏振片(6)后与所述参考光束具有相同的偏振态，并与参考光束发生干涉，从而形成干涉信号，干涉信号通过第一聚焦透镜7聚焦；所述光电探测器(13)用于探测所述第一聚焦透镜(7)聚焦后的光信号；所述数字示波器(18)分别与所述第一分光结构和第二分光结构的光电探测器(13)电连接，在每个所述光电探测器(13)与所述数字示波器(18)之间的电路上连接有一所述相位解调电路(14)，用于恢复干涉信号中的激光声表面波信号；所述控制器(19)与所述数字示波器(18)电连接，用于控制所述数字示波器(18)采集相位解调电路(14)解调后的激光声表面波信号；所述数字示波器(18)连接有触发装置，用于确定所述数字示波器(18)采集的激光声表面波信号的零时刻；所述步进电机(16)用于驱动所述光学检测系统集成箱体(15)以形成检测光斑A点的检测光束为中心轴进行旋转。