[发明专利]一种激光传音方法及装置

说明书

本发明公开了一种激光传音方法及装置，属于光电技术领域。本发明基于激光腔内增强技术技术及光学隧穿效应，提出的一种激光传音方法及装置主要由高反射率镜片、全反射棱镜、光学增益介质、泵浦源、挠性形变体、光电探测器及信号处理电路组成。本发明灵敏度高，性能稳定，环境适应能力强，有望在传统传音器领域以及其他需要进行高灵敏度声波测量领域得到广泛应用。

技术领域

本发明属于光电传感技术领域，尤其是指一种激光传音方法及装置。

背景技术

传音器，俗称麦克风(英文Microphone)，也称话筒、微音器等，是一种将声音信号转换为电信号的能量转换器件。它作为一种常见而重要的器件，被广泛应于需要进行声波传感、记录及保存等的各种重要场合，譬如日常生活中的录音、会议、演出、侦查、窃听等，科学研究及工程实践领域中的声波测量，以及军事领域的水声测量等。我国古代神话故事中的“顺风耳”即是人们对于传音器的最初认识；2500年前，我国便出现应用于军事领域的高灵敏度传音器“听瓮”。20世纪以来，传音器技术发展迅速，由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的传音器技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。此外，近些年来MEMS(微型机电系统)麦克风发展迅速，它是实质上是一种基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上。

人们对于高品质传音器的研究从来没有停止。近些年来，一些新型的传音器方案不同被提出。这些方案中，基于光学原理的传音器方案因灵敏度高、抗干扰能力强、性能稳定性好等优点而备受关注，其公开发表或申请专利的方案也较多。光学传音器主要可以分为光纤传音器和激光传音器两种，其中光纤传音器研究较多，如2005年李军等人申请的一种光纤麦克风(申请号200520060813.6)、2009年郑丹莹等人申请并已授权的基于多模干涉的声光转换方法(专利号ZL200910311675.7)，以及2010年张文涛等人申请的一种光纤激光麦克风(申请号201010111340.3)。此外，公开报道的光纤传音器研究也较多，如2007年，吴东方等人公开的一种基于MZ干涉仪的光纤麦克风方案；2008年，张红菊等人发表的一种光纤麦克风探头(应用光学，第29卷第5期，2008)、2009年，王静等人报道的一种光纤bragg光栅麦克风(仪表技术及传感器，第10期，2009)；激光传音器方案近些年以来研究也较多，如2005、2012年，由潘龙、L·卢斯特等人分别申请的光学麦克风专利(申请号200810126739.1、201210253247.5)，2011年，由金子由利子等人申请并授权的二氧化硅多孔体及使用其的光学麦克风专利(专利号ZL201180040135.5)，2012年寒川潮、岩本卓也等人申请的光学麦克风专利(申请号为201280003760.7、201280003195.4)等等。

综合研究分析现有的光学传音器方案及装置可发现：现有的高灵敏度光学传音器方案绝大多数基于光纤传感或光学干涉技术(如半导体激光器自混合干涉测量、迈克尔逊干涉测量以及光纤Bragg光栅传感等技术)进行高灵敏度振动测量，将声波引起的振动转换为光强信号，并由此实现声波到电信号的转换。这些方案灵敏度较高、动态响应范围大，但普遍存在结构较复杂、稳定性较差，受环境影响较大的弊端。

发明内容

本发明针对现有光学传音器方案及装置在结构复杂程度、功能稳定性能以及环境适应能力等方面存在的不足，基于激光腔内增强技术及光学隧穿效应，提出一种激光传音方法及装置，该方法及装置具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强等特点，有望在传统传音器领域以及其他需要进行高灵敏度声波测量领域得到广泛应用。

本发明为解决其技术问题提供的技术方案：一种激光传音方法，包括以下步骤：

S1：搭建一个包含有全反射棱镜的激光器，使得激光器腔镜与全反射棱镜全反射面组成折叠型或者环形谐振光路，且激光器谐振光在全反射棱镜全反射面上全反射；