[發明專利]一種利用脈沖激光在空氣中產生聲波的方法

在審

• 申請號: 202210187635.1
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114550689A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 夏軍;佟國棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G10K15/04
• 分類號: G10K15/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種利用脈沖激光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于：由脈沖激光器、光學調制系統構成產生聲波的裝置，其中，采用脈沖激光發射脈沖激光通過光學調制系統后與空氣中水蒸氣作用，水蒸氣吸收脈沖激光的熱能，脈沖激光經過后水蒸氣溫度瞬間升高發生膨脹，進而作用區域產生壓力波，即通過光聲效應產生聲波。

2.根據權利要求1所述的一種利用脈沖激光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述由脈沖激光器、光學調制系統構成產生聲波的裝置為第一脈沖激光器(1)和第一光學調制系統(2)構成產生聲波的裝置，其頻率可調，每次發射的脈沖激光將產生一個聲波，進而聲波不斷共振疊加，脈沖發射頻率決定產生聲波共振的次數、傳播相位和周期，通過調制共振實現各種聲波的調制，實現駐波和行波。

3.根據權利要求1所述的一種利用脈沖激光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述由脈沖激光器、光學調制系統構成產生聲波的裝置為第二脈沖激光器(3)和第二光學調制系統(4)構成產生聲波的裝置，第二光學調制系統(4)輸出掃描激光對第二脈沖激光器(3)發射的脈沖激光起到匯聚和移動掃描的作用，掃描頻率可調，通過調控掃描頻率控制聲波橫向上的共振頻率，實現空間中聲波疊加效果，進而產生不同的聲波信號。

4.根據權利要求2所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述的第一脈沖激光器(1)和第一光學調制系統(2)分別有兩個構成兩組產生聲波的裝置，兩個脈沖激光發射方向成銳角，讓兩束激光在匯聚位置即兩個第一光學調制系統(2)的聚焦點位置重合，通過控制兩個脈沖激光器的發射頻率控制聲波的共振效果，產生兩個行波疊加的聲鑷。

5.根據權利要求3所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述的第二脈沖激光器(3)和第二光學調制系統(4)分別有兩個構成兩組產生聲波的裝置，兩個掃描脈沖激光發射方向成銳角，通過兩個第二光學調制系統(4)分別對脈沖激光束的掃描頻率進行調制，掃描頻率的變化控制聲波的共振疊加，產生增強的聲波信號。

6.根據權利要求2所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述兩個第一脈沖激光器(1)相對放置，即兩個激光器的發射方向相反；兩個脈沖激光分別通過第一光學調制系統(2)分別使激光脈沖的匯聚點位置重合，基于光聲效應產生相對方向傳播的聲波，根據相反方向傳播的聲波疊加以產生駐波，通過控制兩個脈沖激光器的發射頻率控制聲波的共振頻率，即產生駐波聲鑷。

7.根據權利要求3所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述兩個第二脈沖激光器(3)相對放置，即兩個激光器的發射方向相對；兩個第二光學調制系統(4)分別對兩束激光脈沖在空間中相對的傳播方向上進行掃描頻率的調制，掃描頻率的變化引起聲波在垂直激光發生方向上的的共振疊加，從而增強產生聲波信號。

8.根據權利要求1所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述的脈沖激光器，其激光波長在1400nm或1900nm附近，工作模式脈沖波；這兩個波長附近的光可以被空氣中的水蒸氣大量吸收，從而更容易產生基于光聲效應產生聲波。

9.根據權利要求1所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述的第一脈沖激光器(1)或第二脈沖激光器(3)的單個脈沖能量至少在毫焦耳這個量級。

10.根據權利要求1所述的一種利用激光脈沖光在空氣中產生聲波的方法，其特征在于，所述的產生聲波的方法采用增加一個空氣加濕裝置，提升和控制周圍空氣的濕度。