基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜制造技术

本实用新型专利技术适用于光声成像声压检测技术领域，提供了一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜，该声信号探测器包括具有相互平行的两个平面的棱镜，所述相互平行的两个平面中的一个平面镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。该声信号探测器由于采用了光学传感折射率的方法，使得待测物体具有免标记、非接触式的传感检测特点，并且能够实现探测带宽、检测灵敏的优点。将此基于表面波的声信号探测器应用于反射式光声显微镜中，可以实现生物活体的成像检测。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光声成像声压检测
，尤其涉及一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜。
技术介绍
采用压电法(仪器被称为超声换能器)进行声压信号的提取是目前的主流，许多课题组利用压电探测器进行光声成像的研究，取得了丰硕的研究成果。尽管该技术发展相对成熟、应用面也很广泛，但它也存在一些难以克服的缺点。比如，该技术无法同时实现高灵敏度、高频率的检测。采用压电晶体接收超声信号，灵敏度与接收频率是相互矛盾的，压电晶体的面积越小接收频率就越高，而对应的是灵敏度就越低。压电探测器无法实现点探测，它所探测到的信号为压电晶体面积的平均效应。采用压电晶体进行光声信号的拾取，必须在样品与探头之间，受压电材料本身属性的制约，超声换能器普遍存在探测带宽窄(约40～60MHz)和灵敏度低(噪音等效声压：几百～上千帕)的缺点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种基于表面波的声信号探测器和反射式光声显微镜，旨在解决现有的检测器探测带宽窄的问题。本技术是这样实现的，一种基于表面波的声信号探测器，包括具有相互平行的两个平面的棱镜，所述相互平行的两个平面中的一个平面镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。进一步地，所述薄膜为金属薄膜或石墨烯薄膜。本技术还提供一种基于表面波的声信号探测器，包括多模光纤，所述多模光纤包括包层和置于包层内的纤芯，所述多模光纤的纤芯具有一与所述多模光纤长度延伸方向平行的截面，所述包层具有一使所述截面裸露于所述包层外的缺口，所述截面位于所述缺口处，所述截面上镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。进一步地，所述薄膜为金属薄膜或石墨烯薄膜。本技术还提供一种基于表面波的声压检测器的反射式光声显微镜，包括反射式显微物镜和声信号探测器；所述反射式显微物镜置于所述声信号探测器的上方，用于将激光源发射的激光聚焦照射到待测物体上，使得所述待测物体吸收所述激光并产生光声信号，所述光声信号反向传输经过待测物体上方的介质发生折射后进入所述声信号探测器；所述声信号探测器置于所述待测物体的上方且位于所述反射式显微物镜的下方，用于探测经介质传输的光声信号，并根据所述光声信号生成待测物体的用于使待测物体成像的检测谱。进一步地，所述声信号探测器为上下平面平行且下平面镀有薄膜的棱镜或者镀有薄膜的多模光纤，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号；所述多模光纤包括包层和置于包层内的纤芯，所述多模光纤的纤芯具有一与所述多模光纤长度延伸方向平行的截面，所述包层具有一使所述截面裸露于所述包层外的缺口，所述截面位于所述缺口处，所述薄膜镀于所述截面上。进一步地，所述反射式光声显微镜还包括激发光路组件和探测光路组件；所述激发光路组件用于发射脉冲激光聚焦到所述待测物体上，以激发待测物体产生光声信号；所述探测光路组件用于发出连续激光入射到所述声信号探测器上以进行全内反射，并检测经过全内反射后的反射光信号的折射率变化。进一步地，所述激发光路组件包括可调谐激光器、光阑、扩束装置、聚焦耦合透镜和第一单模光纤；所述可调谐激光器用于产生脉冲激光；所述光阑置于所述可调谐激光器的前方，用于调整脉冲激光的光束大小；所述扩束装置用于将从所述光阑出来的脉冲激光的光束进行扩大；所述聚焦耦合透镜置于所述扩束装置的前方，用于将经过光束扩大的脉冲激光进行聚焦耦合；所述第一单模光纤置于所述聚焦耦合透镜的前方，用于将聚焦耦合后的脉冲激光传输到所述反射式显微物镜上。进一步地，所述激发光路组件还包括平面光装置和平面镜；所述平面光装置置于所述单模光纤的前方，用于将所述第一单模光纤输出的激光源扩束成准平面光；所述平面镜置于所述平面光装置的前方，用于改变脉冲激光的方向使脉冲激光能进入到所述反射式显微物镜上。进一步地，所述探测光路组件包括激光器、波片、第一聚焦耦合透镜、第二单模光纤、第一准直耦合器、第二准直耦合器、第三单模光纤、第二聚焦耦合透镜、偏振分束器和平衡探测器；所述声信号探测器的下方放置一水槽，所述待测物体置于所述水槽的下方；所述激光器用于产生连续激光；所述波片置于所述激光器的前方，用于将所述连续激光调成圆偏光；所述第一聚焦耦合透镜置于所述波片的前方，用于将圆偏光进行聚焦耦合；所述第二单模光纤置于所述第一聚焦耦合透镜的前方，用于将聚焦耦合后的连续激光进行传输；所述第一、第二准直耦合器置于所述声信号探测器的两侧，所述第一准直耦合器用于将从所述第二单模光纤出来的光进行准直耦合，所述第二准直耦合器用于将从所述声信号探测器中出来的光进行准直耦合后输出到所述第三单模光纤；所述第三单模光纤用于传输从所述第二准直耦合器出来的反射光；所述第二聚焦耦合透镜用于将所述反射光进行聚焦耦合；所述偏振分束器用于将进行聚焦耦合后的反射光进行分束，分为P偏振光和S偏振光；所述平衡探测器置于所述偏振分束器后，用于检测所述P偏振光和所述S偏振光的折射率变化量。进一步地，所述探测光路组件包括平面镜，所述平面镜置于偏振分束器的一侧，用于调整从所述偏振分束器出来的S偏振光的方向。进一步地，所述声压检测器还包括成像装置，所述成像装置根据所述平衡探测器检测到的折射率变化量生成待测物体的光声成像立体图。进一步地，所述反射式光声显微镜还包括三维电动平台，所述反射式显微物镜和所述声信号探测器固设于三维电动平台上。本技术与现有技术相比，有益效果在于：所述的基于表面波的声信号探测器将薄膜镀于棱镜上相互平行的两个平面中的一个面，使得薄膜能探测到经过介质传输的光声信号，该光声信号的变化反映了折射率的变化，从而可以实现点探测。该声信号探测器由于采用了光学传感折射率的方法，使得待测物体具有免标记、非接触式的传感检测特点，并且能够实现探测带宽、检测灵敏的优点。将此基于表面波的声信号探测器应用于反射式光声显微镜中，可以实现生物活体的成像检测。附图说明图1是本技术实施例提供的基于表面波的声信号探测器的一种结构示意图；图2是本技术实施例提供的基于表面波的声信号探测器的反射式光声显微镜的结构示意图；图3是基于表面波的声信号探测器的另一种结构示意图；图4是采用本技术的基于表面波的声信号探测器测得的光声信号示意图；图5是采用本技术的基于表面波的声信号探测器检测到的光声信号频谱范围示意图；图6是采用本技术的基于表面波的声信号探测器的反射式光声显微镜检测到的人体毛发样品的光声成像示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。一种基于表面波的声信号探测器，包括具有相互平行的两个平面的棱镜，相互平行的两个平面中的一个平面镀有薄膜，薄膜用于探测经介质传输的光声信号。该基于表面波的声信号探测器基于全内反射原理、利用表面波高灵敏度传感原理，使用相互平行的两个平面中的镀于其中一个平面的薄膜就可以探测到经介质传输的光声信号。本实施例中，薄膜为金属薄膜或石墨烯薄膜。棱镜为台型棱镜，该台型棱镜的横截面为圆形或矩形，纵截面为梯形。金属薄膜或石墨烯薄膜作为表面波产生的基底材料，表面金属薄膜的厚度和石墨烯薄膜的厚度可以替换，不同薄膜层厚度会对最高检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于表面波的声信号探测器，其特征在于，包括具有相互平行的两个平面的棱镜，所述相互平行的两个平面中的一个平面镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于表面波的声信号探测器，其特征在于，包括具有相互平行的两个平面的棱镜，所述相互平行的两个平面中的一个平面镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。2.根据权利要求1所述的声信号探测器，其特征在于，所述薄膜为金属薄膜或石墨烯薄膜。3.一种基于表面波的声信号探测器，包括多模光纤，其特征在于，所述多模光纤包括包层和置于包层内的纤芯，所述多模光纤的纤芯具有一与所述多模光纤长度延伸方向平行的截面，所述包层具有一使所述截面裸露于所述包层外的缺口，所述截面位于所述缺口处，所述截面上镀有薄膜，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号。4.根据权利要求3所述的声信号探测器，其特征在于，所述薄膜为金属薄膜或石墨烯薄膜。5.一种基于表面波的声压检测器的反射式光声显微镜，其特征在于，包括反射式显微物镜和声信号探测器；所述反射式显微物镜置于所述声信号探测器的上方，用于将激光源发射的激光聚焦照射到待测物体上，使得所述待测物体吸收所述激光并产生光声信号，所述光声信号反向传输经过待测物体上方的介质发生折射后进入所述声信号探测器；所述声信号探测器置于所述待测物体的上方且位于所述反射式显微物镜的下方，用于探测经介质传输的光声信号，并根据所述光声信号生成待测物体的用于使待测物体成像的检测谱。6.根据权利要求5所述的反射式光声显微镜，其特征在于，所述声信号探测器为上下平面平行且下平面镀有薄膜的棱镜或者镀有薄膜的多模光纤，所述薄膜用于探测经介质传输的光声信号；所述多模光纤包括包层和置于包层内的纤芯，所述多模光纤的纤芯具有一与所述多模光纤长度延伸方向平行的截面，所述包层具有一使所述截面裸露于所述包层外的缺口，所述截面位于所述缺口处，所述薄膜镀于所述截面上。7.根据权利要求5所述的反射式光声显微镜，其特征在于，所述反射式光声显微镜还包括激发光路组件和探测光路组件；所述激发光路组件用于发射脉冲激光聚焦到所述待测物体上，以激发待测物体产生光声信号；所述探测光路组件用于发出连续激光入射到所述声信号探测器上以进行全内反射，并检测经过全内反射后的反射光信号的折射率变化。8.根据权利要求7所述的反射式光声显微镜，其特征在于，所述激发光路组件包括可调谐激光器、光阑、扩束装置、聚焦耦合透镜和第一单模光纤；所述可调谐激光器用于产生脉冲激光；所述光阑置于所述可调谐激光器的前方，用于调整脉冲激光的光束大小；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇磊，邢飞，闵长俊，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44