[發明專利]一種基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置

有效

• 申請號: 202010787228.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111912908B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 馬建國;徐立軍;馬向東;付博
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01H9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王立普

1.一種基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，包括：第一激光器、光開關、介質膜、吸光膜、第二激光器、第一光纖耦合器、多個光纖環路器、聲光移頻器、第二光纖耦合器、第三光纖耦合器、多個第四光纖耦合器、第一光電二極管、多個第二光電二極管、多個混頻器和采集單元；

所述第一激光器的輸出端通過光纖連接至所述光開關；所述光開關的多個輸出端分別通過多路光纖連接至所述介質膜，所述吸光膜固定于所述介質膜的出射光路上；所述吸光膜用于吸收所述第一激光器發出的激光短脈沖，產生光致超聲；

所述第一光纖耦合器位于所述第二激光器的出射光路上，所述第二激光器發出的連續激光束經所述第一光纖耦合器后，分為一束初始參考光和多束探測光；所述聲光移頻器位于所述初始參考光的光路上；所述初始參考光依次經過所述聲光移頻器和所述第二光纖耦合器后產生多束移頻參考光，多束所述移頻參考光包括一束第一移頻參考光和多束第二移頻參考光；所述第三光纖耦合器位于所述第一移頻參考光的出射光路上，所述第一移頻參考光和所述初始參考光均入射至所述第三光纖耦合器，所述第三光纖耦合器的出射光為帶有載波信息的光束；所述第一光電二極管位于所述第三光纖耦合器的出射光路上，所述第一光電二極管用于輸出多路載波信號；

多束所述第二移頻參考光、多束所述探測光、多個所述光纖環路器、多個所述第四光纖耦合器、多個所述第二光電二極管、多路載波信號和多個混頻器一一對應；

多個所述光纖環路器分別位于所述多束探測光的光路上，每束所述探測光依次經過對應的光纖環路器后到達所述介質膜，所述介質膜用于反射所述探測光，每束所述探測光經過反射后與對應的所述第二移頻參考光發生干涉，產生干涉光，所述干涉光依次經過對應的所述第四光纖耦合器后到達對應的所述第二光電二極管，生成調頻信號，所述調頻信號和對應的載波信號輸入對應的所述混頻器，生成混頻信號；所述采集單元用于分別采集多個所述混頻器輸出的混頻信號，并得到待測物體產生的振動信號。

2.根據權利要求1所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述第一激光器發出的激光短脈沖通過所述光開關選通支路對應的光纖照射至所述介質膜，所述激光短脈沖穿過所述介質膜后照射至所述吸光膜，所述吸光膜產生的光致超聲用于探測待測物體。

3.根據權利要求2所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述介質膜由多個介質膜層交替堆疊而成，對不同波長的光具有選擇透過性；所述介質膜用于透射所述第一激光器發出的激光短脈沖，并反射所述第二激光器發出的連續激光束。

4.根據權利要求2所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述光致超聲的脈沖寬度為1-30ns。

5.根據權利要求4所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述光致超聲的脈沖頻帶范圍為0.5-60MHz。

6.根據權利要求1所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，還包括第一放大器和多個第二放大器；

所述第一放大器的輸入端與所述第一光電二極管的輸出端連接，所述第一放大器的輸出端與多個所述混頻器的第一輸入端電連接；所述第一放大器的輸出端輸出多路放大信號分別經過第一輸入端進入對應的混頻器中；

多個所述第二放大器的輸入端分別與對應的所述第二光電二極管的輸出端電連接，多個所述第二放大器的輸出端分別與多個所述混頻器的第二輸入端電連接；

所述第一放大器輸出的多路放大信號、多個所述第二放大器和多個所述混頻器一一對應。

7.根據權利要求1所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述第一激光器產生的激光短脈沖波長為532nm。

8.根據權利要求2所述的基于光致超聲和激光干涉的全光學超聲探測裝置，其特征在于，所述第二激光器產生的連續激光束的波長為1310nm。