一种光学微腔型声波探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种光学微腔型声波探测器，该声波探测器包括感声层、隔离层、贵金属层、缝隙、光源、光接收器，隔离层置于感声层上，贵金属层置于隔离层上，缝隙周期性地置于贵金属层中；应用时，感声层接收待测声波，光源发出连续谱光、照射贵金属层，光接收器接收从贵金属层反射的光，声波改变缝隙的形貌，从而改变具有缝隙的贵金属层的反射特性，通过贵金属层的反射光谱确定待测声波。本发明专利技术中，探测器是基于光学原理的，方便置于水中。另外，因为具有缝隙的贵金属层的反射特性对缝隙的形貌非常敏感，所以本发明专利技术具有声波探测灵敏度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光学微腔型声波探测器
本专利技术涉及声波探测领域，具体涉及一种光学微腔型声波探测器。
技术介绍
超声波是指频率高于2万赫兹的声波。超声波的方向性好，穿透能量强，容易获得较集中的声能，在水中传播距离远。穿透技术采用石英晶体换能器在水中发射、接收频率较低的超声波。在水中，器件与水接触，如果将声信号转化为电信号，对器件要求防水、防电。探索基于其他原理的声波有利于拓展声波探测器的应用范围和提高声波探测的灵敏度。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种光学微腔型声波探测器，该声波探测器包括感声层、隔离层、贵金属层、缝隙、光源、光接收器，隔离层置于感声层上，贵金属层置于隔离层上，缝隙周期性地置于贵金属层中；应用时，感声层接收待测声波，光源发出连续谱光、照射贵金属层，光接收器接收从贵金属层反射的光，通过贵金属层的反射光谱确定待测声波。更进一步地，缝隙沿贵金属层的法线方向。更进一步地，缝隙与贵金属层法线方向的夹角大于0度、小于90度。更进一步地，缝隙与贵金属层法线方向的夹角大于5度、小于60度。更进一步地，贵金属层的材料为金、银、铂。更进一步地，贵金属层的厚度大于200纳米，缝隙的宽度大于20纳米、小于60纳米。更进一步地，隔离层的材料为金、银、铂。更进一步地，隔离层的厚度大于40纳米、小于200纳米。更进一步地，在隔离层一端，缝隙的宽度大；在远离隔离层一端，缝隙的宽度小。更进一步地，感声层的材料为石英晶体。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种光学微腔型声波探测器，该声波探测器包括感声层、隔离层、贵金属层、缝隙、光源、光接收器，隔离层置于感声层上，贵金属层置于隔离层上，缝隙周期性地置于贵金属层中；应用时，感声层接收待测声波，光源发出连续谱光、照射贵金属层，光接收器接收从贵金属层反射的光，声波改变缝隙的形貌，从而改变具有缝隙的贵金属层的反射特性，通过贵金属层的反射光谱确定待测声波。本专利技术中，探测器是基于光学原理的，方便置于水中。另外，因为具有缝隙的贵金属层的反射特性对缝隙的形貌非常敏感，所以本专利技术具有声波探测灵敏度高的优点。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是光学微腔型声波探测器的示意图。图2是又一种光学微腔型声波探测器的示意图。图3是再一种光学微腔型声波探测器的示意图。图中：1、感声层；2、隔离层；3、贵金属层；4、缝隙。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种光学微腔型声波探测器。如图1所示，该声波探测器包括感声层1、隔离层2、贵金属层3、缝隙4、光源、光接收器。隔离层2置于感声层1上。感声层1的材料为石英晶体，用以接收待测声波，待测声波引起石英晶体的振动。贵金属层3置于隔离层2上。隔离层2用以反射从贵金属层3入射下来的光。贵金属层3的材料为金、银、铂。缝隙4周期性地置于贵金属层3中。缝隙4为条形，缝隙4的周期为在某一个方向上的周期。相邻缝隙4间的距离大于200纳米。贵金属层3的厚度大于200纳米。缝隙4的宽度大于20纳米、小于60纳米，以便于在缝隙4中主要形成基膜，也就是，能量主要以基膜的形式存在。隔离层2的材料为金、银、铂。隔离层2的厚度大于40纳米、小于200纳米，隔离层2能够反射或阻止从贵金属层3传播过来的光即可。优选地，隔离层2的厚度小于100纳米。应用时，待测声波作用在感声层1上，感声层1接收待测声波；光源发出连续谱的光、照射贵金属层3，光接收器接收从贵金属层3反射的光；感声层1接收到声波后，声波作用在贵金属层3上，声波改变了缝隙4的形貌，从而改变具有缝隙4的贵金属层3的反射特性，通过贵金属层3的反射光谱确定待测声波。本专利技术中，探测器是基于光学原理的，方便置于水中及水下的应用。另外，缝隙4形成光学谐振腔，因为具有缝隙4的贵金属层3的反射特性对缝隙4的形貌非常敏感，所以本专利技术具有声波探测灵敏度高的优点。如图1所示，缝隙4沿贵金属层3的法线方向。因为声波是纵波，所以声波将改变缝隙4两侧贵金属层3的高度，从而改变缝隙4的谐振波长。实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，缝隙4与贵金属层3法线方向的夹角大于0度、小于90度。优选地，缝隙4与贵金属层3法线方向的夹角大于5度、小于60度。也就是说，缝隙4是倾斜的。当声波作用在贵金属层3上时，由于缝隙4是倾斜的，声波从缝隙4的一侧传递到缝隙4的另一侧。由于缝隙4对声波能量的损耗，作用在缝隙4两侧的声波能量不同，所以缝隙4两侧的贵金属受到的作用力不同，从而导致缝隙4两侧的贵金属发生不同的形变，进而导致缝隙4的宽度发生变化。相对于缝隙4的长度，缝隙4的宽度变化时，缝隙4的谐振波长改变更多，所以当缝隙4是倾斜时，声波探测的灵敏度更高。此外，缝隙4的宽度变化时，反射系数也发生变化。所以当缝隙4为倾斜时，在声波作用下，不仅改变了缝隙4的谐振波长，而且改变了具有缝隙4的贵金属层的反射系数，从多一个维度识别声波的作用，提高了声波探测的准确性。实施例3在实施例2的基础上，如图3所示，在隔离层2一端，缝隙4的宽度大；在远离隔离层2的一端，缝隙4的宽度小。也就是说，在图3中，缝隙4底部两侧的贵金属窄，而缝隙4顶部两侧的贵金属宽。当声波作用在缝隙4两侧的贵金属上时，贵金属层3更容易发生形变或倾斜，这样更多地改变了缝隙4的形貌，具体地，更多地改变了缝隙4的宽度。如上文所述，相对于缝隙4的长度，缝隙4的宽度对缝隙4的谐振波长影响更严重，所以本实施例具有灵敏度更高的优点。更进一步地，缝隙4中设有弹性透明材料，弹性透明材料对入射光是透明的，但是弹性透明材料会吸收声波。这样一来，缝隙4中的弹性透明材料会造成缝隙4两侧贵金属受到的力的差异更大。也就是说，在声波作用下，缝隙4会变得更窄，从而更多地改变缝隙4的谐振波长，提高声波探测的灵敏度。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学微腔型声波探测器，其特征在于，包括：感声层、隔离层、贵金属层、缝隙、光源、光接收器，所述隔离层置于所述感声层上，所述贵金属层置于所述隔离层上，所述缝隙周期性地置于所述贵金属层中；应用时，所述感声层接收待测声波，所述光源发出连续谱光、照射所述贵金属层，所述光接收器接收从所述贵金属层反射的光，通过所述贵金属层的反射光谱确定待测声波。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学微腔型声波探测器，其特征在于，包括：感声层、隔离层、贵金属层、缝隙、光源、光接收器，所述隔离层置于所述感声层上，所述贵金属层置于所述隔离层上，所述缝隙周期性地置于所述贵金属层中；应用时，所述感声层接收待测声波，所述光源发出连续谱光、照射所述贵金属层，所述光接收器接收从所述贵金属层反射的光，通过所述贵金属层的反射光谱确定待测声波。


2.如权利要求1所述的光学微腔型声波探测器，其特征在于：所述缝隙沿所述贵金属层的法线方向。


3.如权利要求1所述的光学微腔型声波探测器，其特征在于：所述缝隙与所述贵金属层法线方向的夹角大于0度、小于90度。


4.如权利要求3所述的光学微腔型声波探测器，其特征在于：所述缝隙与所述贵金属层法线方向的夹角大于5度、小于60度。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中山科立特光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44