一种基于石墨烯的超声探测装置及其探测方法和用途

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯的超声探测装置及其探测方法和用途。本发明的超声探头采用石墨烯薄膜的上下表面分别粘贴棱镜和盛满水的水槽，探测光聚焦在棱镜的底面形成探测窗口，石墨烯薄膜具有光偏振吸收特性，超声波引起s偏振光和p偏振光的吸收发生不同响应的非线性变化，超声波信号通过光信号的强度差的变化转化为电信号；本发明通过全内反射这种特殊的石墨烯薄膜与光作用方式，能够探测传统超声换能器所不能探测的宽频超声信号；本发明制备的基于石墨烯的超声探测器，在全内反射点处探测到超声波信号，操作简单，易小型化集成阵列实现大面积的超声波探测。

主权项

一种基于石墨烯的超声探测装置，其特征在于，所述超声探测装置包括：探测光装置、超声探头、偏振分束器、平衡探测器、放大器和示波器；其中，超声探头包括水槽、石墨烯薄膜和棱镜，石墨烯薄膜的下表面附着在透明的基底上，基底通过折射率匹配液粘贴在棱镜的表面，石墨烯薄膜的上表面粘贴盛满水的水槽，水槽的表面密封；探测光装置发出圆偏振光，经透镜聚焦后作为探测光，入射至超声探头的棱镜，聚焦在棱镜的底面，并在焦点处发生全内反射，在焦点处形成探测窗口；当位于探测窗口上的水槽里有超声波时，引起水的折射率变化；石墨烯薄膜具有光偏振吸收特性，引起s偏振光和p偏振光的吸收发生不同响应的非线性变化；从棱镜反射出来的光束携带着探测到的超声波的信息；经透镜聚焦后，通过偏振分束器分成s偏振光和p偏振光，分别由高带宽的平衡探测器的两个探头接收；s偏振光和p偏振光的强度差的变化转变成电压信号；经放大器后被示波器接收记录；超声波信号通过光信号的强度差的变化转化为电压信号。