[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

摘要

本发明公开了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。其中，光声信号激励部分的敏感单元由弹性基体材料与吸热能力强的热敏感材料混合制成，将其涂覆在侧边抛磨光纤表面。这样，通过将脉冲激光导入敏感材料上，利用光声效应可激发出宽频声信号；另一方面，充分利用侧边抛磨光纤光栅对弯曲应变的敏感性，可实现微弱声信号的探测。因此，所述的一体式光致超声探头具有制作简单、体积小、抗电磁干扰、光声能量转化效率高、信号带宽大，以及可在线分布式测量等优点，同时，光声信号激发与检测为一体的小型探针式紧凑性结构使其在医学光声成像、无损检测、材料科学等领域具有明显应用优势。

主权项

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。