激光冲击喷丸过程中用于脉冲激光光束控制的装置和方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115776923A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202180032046.X杰夫·L·杜兰尼基思·格洛弗(22)申请日2021.03.07丹尼尔·梅里菲尔德马克·E·奥洛林(30)优先权数据62/987,1722020.03.09US(74)专利代理机构北京君慧知识产权代理事务所(普通合伙)11716(85)PCT国际申请进入国家阶段日专利代理师吴绍群王彬2022.11.03(51)Int.Cl.(86)PCT国际申请的申请数据B23K26/0622(2006.01)PCT/US2021/0212732021.03.07(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/183402EN2021.09.16(71)申请人山东迈特莱斯金属表面科技有限公司地址261000山东省潍坊市滨海区央子街道珠江东四街01337号(72)发明人天一·迈克尔·姚权利要求书4页说明书16页附图11页(54)发明名称激光冲击喷丸过程中用于脉冲激光光束控制的装置和方法(57)摘要本申请提供了一种用于脉冲激光光束控制的装置，该装置包括：(i)二极管泵浦固态激光振荡器，配置为生成并输出具有与控制器的电流设置选择相对应的预定义光束特性的脉冲激光光束；和(ii)放大器，其配置为放大能量并修改脉冲激光光束的光束分布。光束检测器与所产生的激光束耦合，以监测以下组合：(i)脉冲激光光束的宽度；(ii)脉冲激光光束的直径；和(iii)能量层级，并生成一个误差信号作为反馈信号发送回控制器。所述控制器配置有电流源以输出校正电流以调谐所述DPSSL振荡器、波片和第一偏振片，以旋转校正偏振角并将能量放大或时间分布调整到定义的性能容差内。CN115776923ACN115776923A权利要求书1/4页1.一种用于脉冲激光光束控制的装置，该装置包括：二极管泵浦固态激光(DPSSL)振荡器，被配置为生成并输出具有与控制器的电流设置选择相对应的预定义光束特性的脉冲激光光束，其中，所述控制器响应于所述电流设置选择，控制电流源输出电流以调谐所述DPSSL振荡器以生成具有在定义容差内的脉冲宽度、第一能量、第一空间分布和第一时间分布的第一光束；滤光器，其配置为使用第二时间分布修改接收到的具有经修改的脉冲宽度(PW2)的经修改的第一光束，以输出具有第二能量、第二空间分布和第二时间分布的第二光束；以及多级放大器，其配置为将光束能量放大和光束分布修改之后输出一个出射光束，所述多级放大器包括：第一级放大器，其配置为放大和修改所述第二光束以输出具有第三能量和第三时间分布的第三光束；以及第二级放大器，其配置为放大和修改所述第三光束以输出具有第四能量和第四时间分布的第四光束，其中所述第四光束基本上将所述脉冲宽度(PW1)或所述经修改的脉冲宽度(PW2)保持在所述定义容差内。2.如权利要求1所述的装置，包括设置在所述DPSSL振荡器输出端的第一对波片和第一偏振片，其中，所述第一对波片和第一偏振片被配置为相对于所述第一光束旋转一定量的偏振角，以衰减第一光束的第一能量以生成不超过限定第一能级经衰减的所述第一光束。3.如权利要求2所述的装置，包括设置在所述第一对波片和所述第一偏振片之间的第二对普克尔盒和第二偏振片，以及滤光器，其中，所述第二对普克尔盒和所述第二偏振片被配置为通过允许或阻止所述经衰减的第一光束离开所述普克尔盒，对来自所述第一偏振片的所述经衰减的第一光束执行纳秒持续时间切换，其中，出射光束为具有所述经修改的脉冲宽度(PW2)和所述第二时间分布的所述经修改的第一光束。4.如权利要求3所述的装置，其中，所述普克尔盒包括一种晶体材料，所述晶体材料包括硼酸钡或磷酸二氘钾中的一种。5.如权利要求4所述的装置，其中，在所述普克尔盒包括含有所述磷酸二氘钾的所述晶体材料的情况下，所述普克尔盒还配置为执行对所述第一光束或所述经衰减的第一光束的前缘进行脉冲切片，以输出小于12纳秒的所述经修改的脉冲宽度(PW2)和具有经修改的时间分布所述经修改的第一光束。6.如权利要求4所述的装置，其中，从所述DPSSL振荡器输出的所述第一光束具有第一直径和翼部，并且所述滤光器包括：扩束器，其配置为将所述经修改的第一光束的直径扩展到大于所述第一直径；以及变迹器，其配置为从所述扩束器接收经扩展修改后的第一光束，以移除所述翼部，以输出具有不带所述翼部的所述第二空间分布的所述第二光束。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述多级放大器还包括：第三级放大器，其配置为放大和修改所述第四光束以输出具有第五能量和第五时间分布的第五光束；以及第四级放大器，其配置为放大和修改第五光束以输出具有第六能量和第六时间分布的第六光束或出射光束。8.如权利要求1所述的装置，其中，从所