电气工程与电子技术学报

在吸光液体中激光激发超声波，通过光纤输入激光辐射，远端尖端由单层透明球体胶体涂层

弗拉基米尔·布列季欣

将光学激光辐射高效地转换为用于医学和技术的高频声波是一个重要的应用问题。一种可能的解决方案是通过光纤将辐射注入液体中，光纤的远端覆盖着一层透明微球。微球在这里充当透镜，在液体中形成高度集中的光辐射区域。当液体中存在光吸收时，就会出现局部加热体积系统，从而由于热弹效应导致光声 (OA) 响应。从这个角度来看，位于光吸收介质中的光纤远端的透明微球层可被视为光纤激光-声波转换器 (LAC)。本报告通过实验研究了两种相反的 LAC 方案。

首先（a）我们研究激光辐射通过一根直径 1 mm 、涂有 LAC 的石英光纤激发的超声波 [1]。LAC 是在光纤远端涂有 Ø 0.96 μm 聚苯乙烯 (PS) 球。激光器为 YAG：Nd 激光器，λ = 1.064 μm，使用蒸馏水作为介质（光吸收系数 α ≈ 0.1 cm ^-1）。激光器使用光学无源调制器在零横模区域（光束直径 ≈2 mm）产生一串脉冲，总持续时间 ≈300 ns，尖峰频率 ≈ 2 × 10 ⁵ Hz。这种实验配置可以研究“原始”形式下系统的基本参数，避免更复杂效应的影响，如热自散焦和过热液态。

第二种情况 (b)，相反的情况是使用玻璃基板上的 Ø 200 μm 玻璃球涂层作为激光束（约 Ø 1 mm）中的 LAC，激光束的二次谐波 (λ = 0.532 μm) 脉冲时间为 15 ns。在这种情况下，介质是水-墨溶液 (α ≈ 100 cm ^{-1 ) [2]。}

使用两阶段技术将由直径为 1 和 200 μm 的球体组成的涂层（见图）涂在光纤尖端面上。首先，在平板玻璃上形成单层球体。然后，用预先涂好的薄层氰基丙烯酸酯光学粘合剂将获得的单层粘合到光纤末端。将单层小尺寸球体（最大 10 μm）从胶体溶液中沉积到板上。将大尺寸球体一层铺在平板上（在有限的填充区域内）。粘合剂上 1 毫米光纤尖端球体的显微照片如下