[发明专利]一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头及其制作方法、测试方法

权利要求书

1.一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.探头组件选型：选用光纤布拉格光栅、吸热敏感材料的分散溶液和弹性基体材料，其中，所述的光纤布拉格光栅可为单模光纤光栅、多模光纤光栅或特种光纤光栅；所述的吸热敏感材料的分散溶液可为石墨烯溶液、二硫化钼溶液或纳米金粒子溶液；所述的弹性基体材料可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、SU-8胶或其他吸热敏感的弹性胶体；

步骤2.采用光纤抛磨装置对所述的光纤布拉格光栅进行侧边抛磨处理，其中，抛磨位置为光纤光栅的敏感栅区位置，抛磨长度为光栅长度，抛磨深度为光纤表面至光纤纤芯的某一位置；

步骤3.将步骤1所述吸热敏感材料的分散溶液，根据其弹性强度设计，调配成所需浓度，并在玻璃皿中与弹性基体材料溶液混合，并搅拌均匀；

步骤4.借助玻璃棒，将由所述的吸热敏感材料与弹性基体材料构成的混合溶液涂覆在侧边抛磨光纤光栅表面或将侧边抛磨光纤光栅浸入玻璃皿中，进行吸热敏感材料的沉积；

步骤5.将涂覆或沉积有所述吸热敏感材料溶液的抛磨光纤光栅平置于一长方形底板凸台上，并在光纤两端施加一定的预应力以使光栅敏感部分被拉紧；然后，通过胶带或固化胶将光纤光栅与底板凸台粘结固定，以保持该预应力；

步骤6将固定有光纤光栅的底板置于高温箱内，对涂覆材料进行特定时间与特性温度的高温固化处理；

步骤7.将经高温固化处理后的样品冷却至室温，即完成基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作。

2.根据权利要求1所述的一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作方法，其特征在于：所述的光纤布拉格光栅可为单模光纤光栅、多模光纤光栅或特种光纤光栅，从而实现光纤信号的传输以及超声信号的拾取。

3.根据权利要求1所述的一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作方法，其特征在于：所述的吸热敏感材料的分散溶液可为石墨烯溶液、二硫化钼溶液或纳米金粒子溶液，从而用于提高光热转换效率。

4.根据权利要求1所述的一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作方法，其特征在于：所述的弹性材料可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、SU-8胶或其他吸热敏感的弹性胶体，从而实现脉冲光激励下超声信号的激发。

5.根据权利要求1所述的一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的制作方法，其特征在于：所述的制作方法制作出来的基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头具有全光纤结构，可同时实现光声信号的激励与检测功能，具有可在线、分布式测量优点。

6.一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头的测试方法，该探头是利用权利要求1所述的制作方法制备的，其特征在于：利用纳秒脉冲激光器产生周期性脉冲光，并输入所述的光声激励与检测一体式探头，用于激发光声信号；以及利用可调谐连续激光器发出某单一波长的激光，当待探测的光声信号作用到抛磨光纤光栅上时，光栅受声压作用而产生应变，导致中心波长发生偏移，通过解调由此引起的光强变化，从而实现光声信号的检测。

7.一种基于侧边抛磨光纤光栅的光声激励与检测一体式探头，其特征在于：该探头是利用权利要求1所述的制作方法制备的。