一种新型光纤珐珀超声水听器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型光纤珐珀超声水听器，该水听器可以用于测量高强度聚焦声场，包括光纤和熔接在光纤端部的石英毛细管，所述石英毛细管端面和石英毛细管正对的光纤的端面均镀有高反膜，石英毛细管外径与单模光纤外径相同，内径小于单模光纤纤芯直径；若使用的石英毛细管内径大于光纤纤芯直径，可以适当增大熔接强度，使石英毛细管前端塌陷至内径小于光纤纤芯直径。本实用新型专利技术所得的新型光纤珐珀超声水听器具有结构简单，干涉信号强，强度高、空间分辨率高，灵敏度高等优点，且能够承受HIFU声场的高声压、高温。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤传感领域，主要涉及一种新型光纤珐珀超声水听器。
技术介绍
光纤超声水听器是用来测量高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)声场的水听器中尤为重要的一种，由于HIFU声场的焦点处，声强、声压、温度非常高，并伴随极强的非线性高次谐波，HIFU声场呈椭球状(长轴约6mm～10mm，短轴约为1mm)，因此要求测量HIFU声场的超声传感设备的直径不得大于0.5mm。当前，测量HIFU声场的超声传感设备主要有PVDF(聚偏氟乙烯)压电水听器、光纤探头水听器、光纤端光纤FBG(Fiber Bragg Grating，布拉格光栅)水听器等，这几种方法都存在着分辨率不够，灵敏度低等缺点，而光纤珐珀超声水听器巧妙地避开了这些缺点。制作光纤珐珀超声水听器的关键是构造两个高机械强度的平行反射面。目前，常用于制作光纤珐珀超声水听器的方法是将两段光纤相对地固定在一段毛细石英管中。但由于石英本身反射率低，而这种方法又难以通过镀膜提高光纤端面反射率，限制了光纤珐珀超声水听器干涉信号的优化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新型光纤珐珀超声水听器，所得的超声水听器具有结构简单、信号好、强度高等优点，能够承受HIFU声场的高声压、高温，且具有高空间分辨率、高灵敏度的特性。为了实现上述技术目的，本技术采用的技术方案如下：一种新型光纤珐珀超声水听器，包括光纤和熔接在光纤端部的石英毛细管，所述石英毛细管端面和石英毛细管正对的光纤的端面均镀有高反膜，以提高反射率，石英毛细管外径与光纤外径相同。作为优选，所述石英毛细管的内径小于光纤纤芯的直径。作为优选，所述石英毛细管的内径大于光纤纤芯直径，可适当增大熔接强度，石英毛细管连接处塌陷形成锥孔，锥孔的最小内径小于光纤纤芯直径。作为优选，所述光纤为单模光纤、多模光纤或者其他种类光纤，此时毛细石英管的内径需要做相应调整。作为优选，所述石英毛细管可以替换为空心光纤、边孔光纤、光子晶体光纤等。本技术具有以下有益效果：所得的新型光纤珐珀超声水听器具有结构简单，干涉信号强，强度高、空间分辨率高，灵敏度高等优点，且能够承受HIFU声场的高声压、高温。附图说明图1是本技术实施例中石英毛细管内径小于光纤纤芯直径时光纤珐珀超声水听器的结构示意图。图2是本技术实施例中石英毛细管内径小于光纤纤芯直径时光纤珐珀超声水听器的结构示意图。图3为本技术实施例中当石英毛细管长度为119μm时，传感器镀高反膜后，1510-1590nm波段的的干涉光谱图。图中：1-光纤，2-光纤纤芯，3-石英毛细管，4-第一反射面，5-第二反射面，6-高反膜。具体实施为了使本技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1-图2所示，本技术实施例提供了一种新型光纤珐珀超声水听器，包括光纤1和熔接在光纤端部的石英毛细管3，所述石英毛细管3端面和石英毛细管1正对的光纤的端面均镀有高反膜6，以提高反射率，石英毛细管外径与光纤外径相同。所述石英毛细管3的内径小于光纤纤芯2的直径。所述石英毛细管3的内径大于光纤纤芯2的直径，可适当增大熔接强度，石英毛细管3连接处塌陷形成锥孔，锥孔的最小内径小于光纤纤芯直径。所述光纤为单模光纤、多模光纤或者其他种类光纤，此时毛细石英管的内径需要做相应调整。所述石英毛细管可以替换为空心光纤、边孔光纤、光子晶体光纤等。所述光纤珐珀超声水听器工作原理为：光沿单模光纤1传播(主要分布于光纤纤芯)时，到达第一反射面4时，由于石英毛细管内径小于纤芯，纤芯中一部分光在光纤端面反射，剩余光进入石英毛细管3到达第二反射面5后，反射回光纤，两部分反射光干涉形成光谱。将水听器置于水中的超声场中，水听器珐珀腔腔长，即石英毛细管3长度会由于声场的振动发生变化，干涉光谱也随之改变；因此干涉光谱可以反映超声场的特征。实施例1步骤一、如图1，将康宁公司生产的内径9μm、外径125μm的单模光纤1的一端以及内径5μm、外径125μm的石英毛细管3的一端用光纤切割刀切平；步骤二、使用日本FITEL S183光纤熔接机，调节光纤熔接机放电强度参数为100和放电时间280ms，放电1次，将石英毛细管3切平端部熔接在单模光纤1切平端部；步骤三、在高倍显微镜下，在离熔接点119μm处，用光纤切割刀将石英毛细管切断；步骤四、通过原子层沉积的办法在反射面4和反射面5上镀一层厚度为100nm铂原子膜6，即可获得一种光纤珐珀超声水听器。实施例2步骤一、如图2，将康宁公司生产的外径125μm、纤芯9μm的单模光纤1的一端以及内径20μm、外径125μm的石英毛细管3的一端用光纤切割刀切平；步骤二、使用日本FITEL S183光纤熔接机，调节光纤熔接机放电强度参数为100和放电时间660ms，放电1次，将石英毛细管3的切平端部熔接在单模光纤1的切平端部；步骤三、在高倍显微镜下，在离熔接点230μm处，用光纤切割刀将石英毛细管3切断；步骤四、通过原子层沉积的办法在反射面4和反射面5上镀一层厚度为100nm铂原子膜6，即可获得一种光纤珐珀超声水听器。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型光纤珐珀超声水听器，其特征在于：包括光纤和熔接在光纤端部的石英毛细管，所述石英毛细管端面和石英毛细管正对的光纤的端面均镀有高反膜，石英毛细管外径与光纤外径相同。

【技术特征摘要】
1.一种新型光纤珐珀超声水听器，其特征在于：包括光纤和熔接在光纤端部的石英毛细管，所述石英毛细管端面和石英毛细管正对的光纤的端面均镀有高反膜，石英毛细管外径与光纤外径相同。2.根据权利要求1所述的新型光纤珐珀超声水听器，其特征在于：所述石英毛细管的内径小于光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾平岗，房国成，熊继军，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西;14