[发明专利]光声传感器、光声探测系统、方法、装置及存储介质

说明书

本申请公开了一种光声传感器、光声探测系统、方法、装置及存储介质，涉及光声探测技术。具体方案包括：提供了一种光声传感器，包括光纤，和设置于光纤一端的光纤端面的谐振腔；谐振腔包括第一腔体、第二腔体、以及由第一腔体和第二腔体围成的空腔；空腔填充了混合有光热材料的填充介质，当有所述加热光入射所述光热材料时，通过热胀冷缩作用改变空腔的腔长，实现对光声传感器的工作点的调谐；光热材料为将光能转化为热能的材料。本申请克服了光声传感器的工作点极易受到外界因素的干扰的缺陷，可以进行光声传感器工作点的调谐，无需反复更新光声传感器的工作点，从而在降低光声信号探测成本的同时，提升了信号采集速率。

技术领域

本申请涉及光声探测技术，特别是涉及一种光声传感器、光声探测系统、方法、装置及存储介质。

背景技术

常用的基于光学的光声探测器为英国人James A.Guggenheim最早提出的基于法布里-珀罗(Fabry-Perot，FP)谐振腔的光纤式探测器。通过C波段的光入射高Q值的光纤FP谐振腔进行光声信号探测，将C波段的光发生器产生的光的波长设定在反射峰的3dB位置，获得了10Pa左右的等噪声压强。

然而，现有技术中基于光学的光声探测器很难进行大规模商业化生产，这是由于现有的光声探测器中的光声传感器的工作点极易受到外界因素的干扰，如环境温度改变、大功率激励光的直接照射等外界因素，均会使光声传感器的工作点发生不可控的漂移，只能定期更新光声传感器的工作点，由于需要定期更新工作点，需要将快速可调谐的窄线宽激光器作为光声探测器中C波段的光发生器使用，在提升了光声信号探测成本的同时，限制了信号采集速率，无法实现实时的光声信号探测。

发明内容

有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种光声传感器，克服了光声传感器的工作点极易受到外界因素的干扰的缺陷，可以进行光声传感器工作点的调谐，无需更新光声传感器的工作点，从而在降低光声信号探测成本的同时，提升了信号采集速率。

为了达到上述目的，本申请提出的技术方案为：

第一方面，本申请实施例提供了一种光声传感器，包括光纤，和设置于所述光纤一端的光纤端面的谐振腔；

所述光纤用于引导探测光和加热光入射至所述谐振腔；

所述谐振腔包括第一腔体、第二腔体、以及由所述第一腔体和所述第二腔体围成的空腔；所述第一腔体位于所述光纤端面与所述空腔之间，所述第二腔体位于所述空腔远离所述光纤端面一侧；

所述空腔填充了混合有光热材料的填充介质，当有所述加热光入射所述光热材料时，通过热胀冷缩作用改变空腔的腔长，实现对光声传感器的工作点的调谐；所述光热材料为将光能转化为热能的材料。

一种可能的实施方式中，所述谐振腔的第一腔体采用具有光选择特性的材料制成；所述光选择特性的材料为，对所述探测光具有高反射特性和低透射特性的材料。

一种可能的实施方式中，所述谐振腔的第二腔体采用具有光选择特性的材料制成；所述光选择特性的材料为，对所述探测光具有高反射特性的材料。

一种可能的实施方式中，所述谐振腔的填充介质的杨氏模量与预设的杨氏模量阈值之间的差值，小于预设的差值阈值。

一种可能的实施方式中，所述空腔的腔长为[20um，30um]。

一种可能的实施方式中，所述光热材料为混合在所述填充介质中的物质；所述光热材料的纳米尺度根据所述加热光的波长确定。

第二方面，本申请实施例还提供一种光声探测系统，包括控制部、至少一个波分复用部、探测光源部、加热光源部、信号采集部和至少一个如第一方面或第一方面任一种可能的实施方式中的光声传感器；

每个所述光声传感器通过对应的所述波分复用部，分别与所述探测光源部、所述加热光源部和所述信号采集部连接；