[發(fā)明專利]一種高方向性光纖光聲換能器及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011164058.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112317285A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘凱;喬鴻展;鄭逸哲;王一凡;徐德剛;姚建銓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B06B1/00
• 分類號(hào): B06B1/00;G02B6/02;G02B6/255
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種高方向性光纖光聲換能器，其特征在于，包括依次設(shè)置的納秒脈沖激光器、透鏡和石英光纖：所述石英光纖的尾端設(shè)置有凹腔，所述凹腔內(nèi)均勻分布有金納米顆粒，基于金納米顆粒共振吸收的光聲轉(zhuǎn)換原理，能夠?qū)⒓{秒脈沖激光轉(zhuǎn)換為超聲脈沖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高方向性光纖光聲換能器，其特征在于，所述石英光纖為多模光纖，纖芯直徑為50～500μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高方向性光纖光聲換能器，其特征在于，所述納秒脈沖激光器能夠產(chǎn)生波長(zhǎng)為532nm、脈寬為10-200ns、重復(fù)頻率為1-100kHz、平均功率為400-800mW的納秒脈沖激光，納秒脈沖激光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后耦合進(jìn)入石英光纖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種高方向性光纖光聲換能器，其特征在于，所述凹腔的尺寸與光纖纖芯直徑相當(dāng)，為50～500μm；金納米顆粒粒徑為40-60nm，對(duì)應(yīng)共振吸收峰在530-535nm處。

5.一種高方向性光纖光聲換能器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用光纖切割刀切除石英光纖兩端，保證石英光纖兩端面平整，以便在激光的作用下形成規(guī)則穩(wěn)定的凹腔結(jié)構(gòu)；調(diào)整納秒脈沖激光器、透鏡及石英光纖的位置，使納秒脈沖激光有效耦合進(jìn)入石英光纖一端，石英光纖另一端浸入含有金納米顆粒的水溶液中，溶液濃度為0.03-0.06mg/mL；

石英光纖中傳輸?shù)募す馀c水溶液中金納米顆粒相互作用，在光纖端面產(chǎn)生燒蝕，形成規(guī)則穩(wěn)定的凹腔結(jié)構(gòu)，同時(shí)金納米顆粒附著在凹腔表面；激光與凹腔表面附著的金納米顆粒通過(guò)共振耦合發(fā)生光聲轉(zhuǎn)換，在凹腔的自聚焦作用下形成具有方向性的超聲波，驅(qū)動(dòng)水溶液產(chǎn)生噴流，當(dāng)噴流穩(wěn)定時(shí)，代表凹腔結(jié)構(gòu)及表面附著的納米金顆粒分布穩(wěn)定，光纖光聲換能器制備完成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高方向性光纖光聲換能器的制備方法，其特征在于，通過(guò)改變凹腔尺寸和結(jié)構(gòu)，能夠得到不同焦點(diǎn)和方向性的光纖光聲換能器。