一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，包括光電探測器、分束鏡、高速相機(jī)以及脈沖延遲控制發(fā)生器，其中分束鏡設(shè)置于脈沖激光器的激光發(fā)射線路上，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器與脈沖延遲控制發(fā)生器連接，脈沖延遲控制發(fā)生器與高速相機(jī)連接，所述的高速相機(jī)位于被消融目標(biāo)的一側(cè)，其鏡頭對準(zhǔn)被消融目標(biāo)。本發(fā)明還提供了記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了【背景技術(shù)】中的不足，該方法簡單、易操作、記錄精度高，可廣泛運(yùn)用于研究激光與物質(zhì)在空氣中或液體環(huán)境條件下相互作用的領(lǐng)域。
【專利說明】一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在利用激光對被消融目標(biāo)進(jìn)行消融的進(jìn)程中，記錄消融目標(biāo)動態(tài)變化的一種裝置，本發(fā)明同時(shí)還相應(yīng)的提供了一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法，屬于激光應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光醫(yī)學(xué)和激光工業(yè)運(yùn)用領(lǐng)域通常采用光學(xué)陰影法記錄激光與物質(zhì)相互作用的完整動態(tài)變化過程，這種方法要進(jìn)行多次激光與物質(zhì)作用且每次激光與物質(zhì)作用時(shí)的延遲時(shí)間均不相同，對每次作用的圖片進(jìn)行重新整合后作為單次激光與物質(zhì)相互作用的完整序列圖。但實(shí)際運(yùn)用中由于激光器響應(yīng)時(shí)間較長(微秒甚至毫秒級)且響應(yīng)時(shí)間不是恒定值，因此會造成記錄的動態(tài)過程時(shí)間不準(zhǔn)確甚至錯誤。此外，如果用脈沖延遲控制發(fā)生器同步控制激光器和高速相機(jī)，雖然可以記錄完整的動態(tài)變化進(jìn)程，但由于激光器響應(yīng)時(shí)間的多變性造成不能準(zhǔn)確確定初始激光作用時(shí)間，從而導(dǎo)致記錄的動態(tài)變化過程不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決了上述【背景技術(shù)】中的不足，提供了一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，該裝置可以通過高速相機(jī)拍攝激光作用后不同時(shí)間延遲條件下激光與物質(zhì)相互作用的動態(tài)變化過程，解決了【背景技術(shù)】中的不足，該方法簡單、易操作、記錄精度高，可廣泛運(yùn)用于研究激光與物質(zhì)在空氣中或液體環(huán)境條件下相互作用的領(lǐng)域。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，至少包括光電探測器、分束鏡、高速相機(jī)以及脈沖延遲控制發(fā)生器，其中分束鏡設(shè)置于脈沖激光器的激光發(fā)射線路上，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器與脈沖延遲控制發(fā)生器連接，脈沖延遲控制發(fā)生器與高速相機(jī)連接，所述的高速相機(jī)位于被消融目標(biāo)的一側(cè)，其鏡頭對準(zhǔn)被消融目標(biāo)。
[0006]還設(shè)置有照明燈，所述的照明燈位于被消融目標(biāo)的另一側(cè)，且照明燈與高速相機(jī)位于同一軸線上。所述的照明燈為LED燈或其他照明光源。
[0007]本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法，方法如下:首先開啟脈沖激光器，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后耦合進(jìn)大芯徑光纖，經(jīng)大芯徑光纖傳導(dǎo)后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器接收到光信號后將其轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號通過外觸發(fā)端觸發(fā)脈沖延遲控制發(fā)生器工作，脈沖延遲控制發(fā)生器通過控制面板上的通道同步或延遲輸出一高電平信號，此高電平信號傳輸至高速相機(jī)，并控制高速相機(jī)拍照，從而記錄被消融目標(biāo)的動態(tài)變化過程。
[0008]在脈沖延遲控制發(fā)生器被觸發(fā)工作之前，開啟位于被消融目標(biāo)一側(cè)的照明燈，以增加高速相機(jī)所拍攝照片的亮度。
[0009]所述的高電平信號幅值為5V或者30V。
[0010]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案能夠準(zhǔn)確記錄脈沖激光在空氣中或透明液體環(huán)境條件下誘導(dǎo)消融目標(biāo)(液體或固體如金屬、軟或硬生物組織等)的動態(tài)變化進(jìn)程，其照片時(shí)間記錄精度可達(dá)到微秒級。2、經(jīng)分束鏡反射后的部分脈沖激光被高速響應(yīng)(響應(yīng)時(shí)間納秒級)的光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栍|發(fā)脈沖延遲控制發(fā)生器工作，脈沖延遲控制發(fā)生器輸出矩形脈沖高電平信號觸發(fā)高速相機(jī)工作，從而可精確記錄激光與物質(zhì)相互作用的完整動態(tài)變化過程。3、本發(fā)明方法避開了激光器響應(yīng)時(shí)間參數(shù)，而由激光輸出部分光經(jīng)過光電探測器、脈沖延遲控制發(fā)生器后間接控制高速相機(jī)工作，這樣可以從時(shí)間域和空間域準(zhǔn)確記錄激光與物質(zhì)在空氣中或液體環(huán)境條件下相互作用的完整動態(tài)變化過程，有利于研究激光與物質(zhì)在不同條件下被消融目標(biāo)質(zhì)的機(jī)理，這對于激光醫(yī)學(xué)和激光在工業(yè)上的運(yùn)用具有重要的運(yùn)用價(jià)值。
[0011]目前無論在激光醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域還是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，還是在激光微加工、切割、凝固領(lǐng)域，近年來研究人員發(fā)現(xiàn)脈沖激光在液體環(huán)境條件下比在空氣中被消融目標(biāo)質(zhì)時(shí)具有更好的消融性能，主要體現(xiàn)在提高了消融效率和消融凹坑表面的質(zhì)量。本發(fā)明可成為研究激光與物質(zhì)在不同條件下相互作用機(jī)理的有效手段，因此具有廣闊應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所提供的記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)具體的說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0014]本發(fā)明所提供的記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，包括光電探測器、分束鏡、高速相機(jī)、脈沖延遲控制發(fā)生器以及照明燈，其中照明燈為LED燈。
[0015]從圖1中看以看出，分束鏡設(shè)置于脈沖激光器的激光發(fā)射線路上，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器與脈沖延遲控制發(fā)生器連接，脈沖延遲控制發(fā)生器與高速相機(jī)連接，所述的高速相機(jī)位于被消融目標(biāo)的一側(cè)，其鏡頭對準(zhǔn)被消融目標(biāo)，所述的照明燈位于被消融目標(biāo)的另一側(cè)。
[0016]如果本裝置用于監(jiān)控空氣中脈沖激光與物質(zhì)相互作用進(jìn)程，可不需要照明燈，僅由脈沖延遲控制發(fā)生器控制高速相機(jī)直接進(jìn)行拍攝即可。
[0017]采用本發(fā)明所提供的裝置記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法如下:首先開啟脈沖激光器，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后耦合進(jìn)大芯徑光纖，經(jīng)大芯徑光纖傳導(dǎo)后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器接收到光信號后將其轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號通過外觸發(fā)端觸發(fā)脈沖延遲控制發(fā)生器工作，脈沖延遲控制發(fā)生器通過控制面板上的通道同步或延遲輸出一高電平信號，高電平信號幅值為5V或者30V，此高電平信號傳輸至高速相機(jī)，并控制高速相機(jī)拍照，從而記錄被消融目標(biāo)的動態(tài)變化過程。[0018]在脈沖延遲控制發(fā)生器被觸發(fā)工作之前，開啟位于被消融目標(biāo)一側(cè)的照明燈。倘若激光與物質(zhì)的相互作用進(jìn)程是在空氣中發(fā)生，則不需要使用照明燈。
【權(quán)利要求】
1.一種記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，其特征在于:至少包括光電探測器、分束鏡、高速相機(jī)以及脈沖延遲控制發(fā)生器，其中分束鏡設(shè)置于脈沖激光器的激光發(fā)射線路上，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器與脈沖延遲控制發(fā)生器連接，脈沖延遲控制發(fā)生器與高速相機(jī)連接，所述的高速相機(jī)位于被消融目標(biāo)的一側(cè)，其鏡頭對準(zhǔn)被消融目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，其特征在于:還設(shè)置有照明燈，所述的照明燈位于被消融目標(biāo)的另一側(cè)，且照明燈與高速相機(jī)位于同一軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的裝置，其特征在于:所述的照明燈為LED燈。
4.一種利用權(quán)利要求1所述裝置記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法，其特征在于方法如下:首先開啟脈沖激光器，脈沖激光器所發(fā)射的脈沖激光中一部分經(jīng)分束鏡透射后耦合進(jìn)大芯徑光纖，經(jīng)大芯徑光纖傳導(dǎo)后作用于被消融目標(biāo)上，脈沖激光中的另一部分經(jīng)分束鏡反射后反射至光電探測器，光電探測器接收到光信號后將其轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號通過外觸發(fā)端觸發(fā)脈沖延遲控制發(fā)生器工作，脈沖延遲控制發(fā)生器通過控制面板上的通道同步或延遲輸出一高電平信號，此高電平信號傳輸至高速相機(jī)，并控制高速相機(jī)拍照，從而記錄被消融目標(biāo)的動態(tài)變化過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法，其特征在于:在脈沖延遲控制發(fā)生器被觸發(fā)工作之前，開啟位于被消融目標(biāo)一側(cè)的照明燈，以增加高速相機(jī)所拍攝照片的亮度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置記錄脈沖激光消融動態(tài)變化的方法，其特征在于:所述的高電平信號的幅值為5V或者30V。
【文檔編號】B23K26/36GK103624409SQ201310598608
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月23日
【發(fā)明者】呂濤, 張偉, 陳昉 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）