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2022-10-27 09:24 |
中科院物理所實現(xiàn)空氣耦合的MHz頻段高靈敏度超聲波探測
高靈敏度、小型化的超聲探測器在諸多方面發(fā)揮著重要應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)診斷、光聲成像、無損檢測等。目前，商用的超聲波探測器主要采用壓電換能器，但為了實現(xiàn)較高的靈敏度，往往需要較大的尺寸，其傳感器的典型尺寸一般為毫米到厘米。近些年來，隨著微納光電技術(shù)的發(fā)展，在硅芯片上微加工制備得到的光學(xué)超聲波探測器可同時實現(xiàn)較高的靈敏度和空間分辨率。其中，微腔光力系統(tǒng)由于其高靈敏度、寬帶寬、低功耗和易于集成等優(yōu)越特性，引起越來越多的關(guān)注。由于微腔光力系統(tǒng)中的較強(qiáng)光力相互作用，微腔的機(jī)械位移可以通過光學(xué)共振信號來敏感讀出。由于機(jī)械共振增強(qiáng)了響應(yīng)，且光學(xué)共振可增強(qiáng)讀出靈敏度，因此微腔光力系統(tǒng)已被證實是位移、質(zhì)量、力、加速度、磁場和聲波等物理量的高靈敏探測理想平臺。 "n:9Jq Pb
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前期工作中，研究人員已在各種體系的光學(xué)微腔中實現(xiàn)超聲波/聲波的探測，例如二氧化硅微腔、聚合物微腔、硅微腔等。多數(shù)超聲波探測是在液體環(huán)境中實現(xiàn)的。而在空氣環(huán)境中，由于超聲波吸收損耗大，且聲源/空氣界面處的阻抗失配大，高靈敏度的超聲波探測依然頗具挑戰(zhàn)。前期工作中，空氣耦合的超聲波探測只在1 MHz以下頻段實現(xiàn)�？諝怦詈系某暡ㄌ綔y在一些特定場景中具有重要應(yīng)用，例如氣體光聲光譜和非接觸式超聲醫(yī)學(xué)成像等。 h:;~)=
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