[发明专利]一种高方向性光纤光声换能器及方法

权利要求书

1.一种高方向性光纤光声换能器，其特征在于，包括依次设置的纳秒脉冲激光器、透镜和石英光纤：所述石英光纤的尾端设置有凹腔，所述凹腔内均匀分布有金纳米颗粒，基于金纳米颗粒共振吸收的光声转换原理，能够将纳秒脉冲激光转换为超声脉冲。

2.根据权利要求1所述一种高方向性光纤光声换能器，其特征在于，所述石英光纤为多模光纤，纤芯直径为50～500μm。

3.根据权利要求1所述一种高方向性光纤光声换能器，其特征在于，所述纳秒脉冲激光器能够产生波长为532nm、脉宽为10-200ns、重复频率为1-100kHz、平均功率为400-800mW的纳秒脉冲激光，纳秒脉冲激光经过透镜聚焦后耦合进入石英光纤。

4.根据权利要求1中所述的一种高方向性光纤光声换能器，其特征在于，所述凹腔的尺寸与光纤纤芯直径相当，为50～500μm；金纳米颗粒粒径为40-60nm，对应共振吸收峰在530-535nm处。

5.一种高方向性光纤光声换能器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用光纤切割刀切除石英光纤两端，保证石英光纤两端面平整，以便在激光的作用下形成规则稳定的凹腔结构；调整纳秒脉冲激光器、透镜及石英光纤的位置，使纳秒脉冲激光有效耦合进入石英光纤一端，石英光纤另一端浸入含有金纳米颗粒的水溶液中，溶液浓度为0.03-0.06mg/mL；

石英光纤中传输的激光与水溶液中金纳米颗粒相互作用，在光纤端面产生烧蚀，形成规则稳定的凹腔结构，同时金纳米颗粒附着在凹腔表面；激光与凹腔表面附着的金纳米颗粒通过共振耦合发生光声转换，在凹腔的自聚焦作用下形成具有方向性的超声波，驱动水溶液产生喷流，当喷流稳定时，代表凹腔结构及表面附着的纳米金颗粒分布稳定，光纤光声换能器制备完成。

6.根据权利要求5所述一种高方向性光纤光声换能器的制备方法，其特征在于，通过改变凹腔尺寸和结构，能够得到不同焦点和方向性的光纤光声换能器。