[发明专利]一种基于全反射的超声探测和光声成像装置及其方法

摘要

本发明公开了一种基于全反射的超声探测和光声成像装置及其方法。本发明在棱镜上直接粘附匹配液体层，在全反射角附近微调刚好不发生全反射，此时的反射光中P偏振光和S偏振光对水的折射率的变化最敏感，二者的信号区别也最大；本发明通过全内反射装置下，接近全反射角时，探测光对介质折射率极为敏感的效应，利用光探测方法的高带宽的优点，能够探测传统超声换能器所不能探测的宽频超声信号；本发明基于全反射的原理，在反射点处探测超声波信号，工艺简单、操作方便，易小型化集成阵列实现大面积的超声波探测。

主权项

1.一种基于全反射的超声探测装置，其特征在于，所述超声探测装置包括：探测光装置、超声探头、偏振分束器、平衡探测器、示波器或采集卡；其中，所述超声探头包括棱镜和匹配液体层，匹配液体层采用粘附在棱镜下底表面的水滴或水槽；探测光装置发出圆偏振光，经第一透镜聚焦后作为探测光，从超声探头的棱镜的侧面入射至棱镜内，聚焦在棱镜的下底面，并在焦点处发生全内反射，在焦点处形成探测窗口；通过微调减小入射角到刚好不发生全反射；以这个接近全反射角的角度作为入射角，当棱镜下底表面的匹配液体层里有超声波时，引起匹配液体内水的折射率改变，调制反射光中的P偏振光和S偏振光的能量发生不同响应的非线性变化，在入射角接近全反射角的范围内，P偏振光和S偏振光对水的折射率的变化最敏感，二者的信号区别也最大；反射光经第二透镜聚焦后，通过偏振分束器将反射光中的s偏振光和p偏振光分开成两束，分别由高带宽的平衡探测器的两个探头接收；s偏振光和p偏振光的强度差转变成电压信号后被示波器或采集卡接收记录，在示波器上观察到的电压曲线为对应s偏振光和p偏振光的强度差随时间的变化曲线，或者由采集卡进行数据采集。