超音波

レーザー超音波技術は、超音波の生成だけでなく、検出もするためにパルスレーザーを使用する技法です。このような測定に価値があるどんな産業にも適用できるところがレーザー超音波の固有の長所ですが、一般的に、レーザー超音波は航空宇宙産業で合成材料での気流を調査するために使用されます。主要な物理的原理は単純で、研究対象の材料の表面にレーザーパルスが当たったときに、突然、局所的で瞬間的な熱膨張事象が発生します。材料が沸点に達するほどレーザー出力が高い場合、膨張した材料の反動機構により超音波が生成されます。レーザー出力がさらに高く、材料が切除される場合、プラズマが形成され、その膨張が超音波の生成に大きく貢献します。

IPG Photonicsでは、中程度から高い繰り返し率で超音波が生成できる、次のような幅広いパルスファイバーレーザーを用意しています。

1)     ナノ秒パルスファイバーレーザー

2)     ピコ秒・フェムト秒パルスファイバーレーザー

レーザーによる超音波の生成に続いて、一般的には同様にレーザー技術を利用して検出が行われます。超音波が光学的に検出されるときの一般的な技法には、干渉法またはフェブリー・ペロー検出スキームがあります。短パルスも使用されていますが、多くの技法では連続パルスまたは長パルス（数十µs）が使用されます。しかし、原理は基本的に同じですが、超音波は周囲空気の屈折率を変化させるため、入射レーザーパルスがわずかに歪んで、進路が変化します。ここで検出された変化が電気信号に変換されます。高い周波数では、検出の方法はサンプルの表面の変化の検出に使用された方法と多少異なります。しかし、理論上の検出限界は光子周波数によって決まるため（光子周波数より何桁も小さい）、レーザー超音波の感度はかなり高くなります。

IPGの連続波（CW）およびパルスファイバーレーザーはコスト効率が高く安定した一つの方法であり、航空宇宙産業での超音波の生成にも検出にも適しています。