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陕西师范大学 本科生毕业论文答辩 答辩人：张印印 专 业：物理学 班 级：四班 学 号：座机电话号码 指导老师：莫润阳 论文题目：增大激光激发超声波强度的方法 一、引言 激光超声学是利用激光激发和检测超声、并开展超声波传播和媒质特性等研究的新兴交叉科学，激光超声技术有很多优点比如容易实现远距离的遥控控制，也可用于高温高压高湿、有强腐蚀性、有辐射的的环境中等等。激光超声学在目前的实际应用中得到了广泛的应用，如材料表征，缺陷检测，加工过程检测等。但激光超声的应用普遍存在一个问题，光致声波的低强度限制了这项技术的应用。 二、固体中激光超声产生的机理 主要有热膨胀机制、气化机制、介电击穿机制，在固体中激光激发超声波的主要机理是热膨胀机制。试样内超声波脉冲主要是由于试样吸收光能发生热弹性膨胀而产生的。当试件表面的激光能量不足以使表面熔化，照射到不透明试样表面的脉冲激光，其能量大部分被浅表层吸收，一部分被反射。吸收光能的浅表层部分，温度升高，这部分介质发生膨胀，膨胀后介质发生形变。这种热膨胀形变大小与入射到介质上的光能量成正比。由于入射光波是脉冲的，浅表部分的形变也是周期性的，周期形变在周围介质中激发了超声波。 三、增大激光激发超声波强度的方法 1、激光器的选择 2、激光器的腔内锁模技术 这是一种新的脉冲压缩技术，能够获得极高的峰值功率，其峰值功率之所以大，是由于把能量压缩在极短的时间内释放出来的缘故。 3、激光放大技术 工作物质在共泵浦作用下处于粒子束反转状态，当从激光器产生的光脉冲信号通过它时，由于入射光频率与放大介质的增益谱线相重合，产生强烈的受激辐射，这种辐射叠加到外来光信号上而得到放大。 4、将点光源变为线光源 点光源变为线光源可以明显改善所产生的的表面波的质量，因为是线光源，所以在保持相同的功率密度的前提下，可以将比点光源更多的激光能量投射至物体表面，以产生更强的表面波。 5、激光器列阵 激光器列阵是由多个相同的脉冲线源按一定的方式排列后作用于材料表面，通过对激光列阵中个线源的激发时间进行设置，可使得阵列中各线源发出的超声波在检测处发生干涉叠加，于是检测点处的位移幅值将明显增大。 6、激光的定相位排布 激光的定相位排列是指一些有时间相位延迟的脉冲激光源按某一方式排列照在物质表面，可以产生某一方向加强的超声波 7、激光束相干合成技术 激光束相干合成技术是将相干合成光引入相位控制机制，各光束间的相位差锁定为一个恒定值，从而提高了合成光束的相干性和光束质量，其峰值光强比非相干合成时提高N倍（N为参与合成的光束数目）。 8、表面修饰技术 在样品表面涂上各种不同的液体涂料，能够很有效的提高光的吸收效率，不同种类的涂料会对光能量的吸收起到不同的增强效应。 四、总结 能够增大激光激发超声波强度的方法很多，文中的前其中方法都是从激光源的能量方面入手的，也就是想办法如何去增大激光的能量，最后的表面修饰技术使在相同的激光能量下如何去提高材料对光的吸收效率，让在同等的激光能量下获得更大的超声波。这是从路径上下手的。综合各种文献和资料发现，能够增大激光超声波强度的最直接办法就是提高激光源的能量，但是在实际的应用中激光能量并不是可以无限的大的，当需要激光激发超声时，需要依据条件来进行合理的选择，也可以使用多种技术，达到最终的目的。