Recent development in all-optical ultrasonic shear wave inspection

A laser-based technique for efficiently generating and detection ultrasonic shear-wave is described. For the detection, a new laser interferometric scheme was recently developed in order to measure the three components of the ultrasonic field. This scheme takes advantage of the large étendue achieved with interferometer based on two-wave mixing in photorefractive crystal. Detection of the out-of-plane component as well as the two orthogonal in-plane components of the surface displacement is achieved using a single laser probe beam and a single, large aperture, collecting optic combined with detector arrays. With this interferometer, all wave types can be detected. The detection of the in-plane component allows efficient detection of shear waves, particularly when the direction of ultrasounds propagation is normal to the surface of inspection. However, for remote shear wave inspection, one must also be able to efficiently generate normal incidence shear waves. With laser-based generation, shear waves are mainly generated off the normal incidence. In this paper, in addition to presenting the tri-component interferometer, an improved method for normal-incidence shear wave generation is described. The combination of shear-wave LU generation with a multi-component laser receiver makes LU pulse-echo shear-wave inspection possible. Results from characterization of the receiver and of the generation are shown.

Opisano technikę laserową do wydajnego generowania i wykrywania ultradźwiękowych fal poprzecznych. W celu detekcji opracowano nowy laserowy układ interferometryczny do pomiaru trzech składników pola ultradźwiękowego. Schemat ten wykorzystuje dużą wartość uzyskaną przy pomocy interferometru opartego na mieszaniu dwóch fal w fotorefrakcyjnym krysztale. Wykrywanie elementu poza płaszczyzną, jak również dwóch ortogonalnych elementów w płaszczyźnie przemieszczenia powierzchni, uzyskuje się za pomocą pojedynczej wiązki sondy laserowej i pojedynczej, dużej apertury, zbierającej układ optyczny połączonej z układami detektorów. Za pomocą tego interferometru można wykryć wszystkie typy fal. Wykrywanie elementu w płaszczyźnie umożliwia skuteczne wykrywanie fal poprzecznych, szczególnie gdy kierunek propagacji ultradźwięków jest normalny do powierzchni kontroli. Jednak w przypadku zdalnej inspekcji fali poprzecznej ważne jest również by móc wydajnie generować padające fale poprzeczne. W przypadku generowania laserowego fale poprzeczne są wzbudzane głównie poza normalną . W niniejszej pracy, oprócz prezentacji interferometru trójskładnikowego, opisano ulepszoną metodę generowania padających fal normalnych. Połączenie generatora LU fali padającej z wieloskładnikowym odbiornikiem laserowym umożliwia inspekcję falą poprzeczną z wykorzystaniem trybu LU pulse-echo. Przedstawiono wyniki charakteryzacji odbiornika i generatora.