荀明娜 1,2尚滨鹏 2,3齐鹏飞 2,3郭兰军 2,3,*[ ... ]刘伟伟 2,3
作者单位
摘要
1 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室,北京 100871
2 南开大学现代光学研究所,天津 300350
3 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
4 天津市光电传感器与传感网络重点实验室,天津 300350
飞秒激光成丝表征是光丝调控及应用的基础,成丝过程中光、声和热信号之间丰富的能量转换效应为利用声学和光学等方法探索和诊断光丝打开了大门。由于成丝过程中声波和荧光辐射微观物理机制的区别,两种信号与光丝物理参数之间的定量关系存在差异,然而目前仍缺乏两种方法的准确性对比研究。基于此,实验上通过研究脉冲能量对光丝空间分布的影响,系统对比了声学及荧光法两种光丝表征方法的异同。结果表明:两种方法都可以实现对光丝空间特征的表征,相比于荧光法,声学法对光丝起始和结束位置表现出更高的灵敏度,光丝内自由电子动能对光场强度的依赖性是造成差异的主要原因。
非线性光学 飞秒激光成丝 声学 荧光 空间特征 电子动能 nonlinear optics femtosecond laser filamentation acoustics fluorescence spatial characteristics electron kinetic energy 
中国激光
2023, 50(7): 0708008
邹锦阳 1,2张雅婷 1,2,*丁欣 1,2姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
激光致声混凝土内部空洞检测技术是一种针对混凝土脱空鼓包现象的遥感检测技术,具有检测快速,非接触等特点,满足了在一些不方便进行接触式检测的场景下对混凝土内部空洞进行识别的需求。该技术的实现主要分为声波的激发以及声波的探测。文中聚焦声波激发这一部分,用加速度传感器替代激光测振仪,搭建了一套激光致声混凝土内部空洞检测系统,并对内部预制空洞的混凝土试块进行了检测。实验发现混凝土内部空洞的存在会改变空洞上方结构的抗弯刚度,当存在外部激励时,空洞上方的结构将会出现弯曲振动的现象,该振动的频率接近于振动结构的一阶固有频率。使用高功率密度的脉冲激光器可以方便地激发出缺陷区域的弯曲振动,当空洞缺陷较浅时,可以根据弯曲振动在频域的特征响应判断内部是否存在空洞。随着空洞深度的增加,空洞上方结构的抗弯刚度逐渐增强,弯曲振动的振幅减小,仅凭特征频率将难以实现内部空洞的识别。在这种情况下,可以利用表面振动信号的加速度能量谱来表征振动能量,通过振动能量的高低判断混凝土内部是否存在空洞。基于上述理论,成功探测到了混凝土内部深度为150 mm的空洞,验证了利用激光致声技术检测混凝土内部空洞的可行性。
激光技术 激光致声 混凝土 无损检测 laser technology laser acoustics concrete nondestructive testing 
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220306
作者单位
摘要
1 杭州应用声学研究所, 声纳技术重点实验室, 杭州 310023
2 西安交通大学, 电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710054
1-3型压电单晶复合材料结合弛豫铁电单晶与复合材料的优势, 具有压电常数高、机电耦合系数极大、声阻抗低等特点, 是理想的高频发射换能器压电元件。基于1-3型压电单晶复合材料设计并研制了高频宽带发射换能器, 根据理论计算分析了压电单晶复合材料的性能特点, 利用有限元建模仿真优化了换能器结构, 研制的1-3型压电单晶复合材料发射换能器在250~410 kHz范围内发送电压起伏不超过3 dB, 工作带宽达到160 kHz, 最大发送电压响应达178.4 dB, 性能大大优于同尺寸结构的1-3型压电陶瓷复合材料高频换能器。运用1-3型压电单晶复合材料制作高频发射换能器可有效拓宽工作频带, 提高水下声发射能力。
1-3型压电单晶复合材料 高频发射换能器 宽频带 水声 1-3 Piezoelectric single crystal composite high-frequency transmitting transducer wideband underwater acoustics 
硅酸盐学报
2022, 50(3): 556
作者单位
摘要
中国科学院声学研究所 北海研究站, 山东 青岛 266112
该文对标ITC-1007与ITC-1032球形换能器, 为海底沉积声学测量系统研制了两款中低频球形换能器(SP32K和SP12K)。通过理论及有限元方法对换能器进行仿真设计, 制作换能器样机并对其进行了性能测试。低频球形换能器(SP12K)的谐振频率约为12 kHz, 工作频带为2~20 kHz, 最大发射电压响应为149 dB。中频球形换能器(SP32K)的谐振频率约为32 kHz, 工作频带为15~50 kHz, 最大发射电压响应为149 dB。实验结果表明, 研制的中低频球形换能器与国外同类产品相比, 性能基本一致, 满足相关声学测量需求, 这为研制中低频海底沉积声学原位测量系统等声学装备提供了有力支撑。
海洋地球物理 海底沉积声学 原位测量 球形换能器 低频换能器 marine geophysics marine sediment acoustics in-situ acoustic measurement spherical transducer low frequency transducer 
压电与声光
2022, 44(3): 348
作者单位
摘要
上海机电工程研究所,上海 201109
为进一步优化压电声学超材料分流电路设计,提出了一种基于零极点配置的主动控制电路,总结出零极点配置的一般规律,直接通过调节零点和极点设计相关传递函数,并利用微控制器加以实现。由于数字控制器能够利用计算机进行远程控制,因此可以更灵活地调节超材料带隙。该方法降低了模拟电路的复杂度,摆脱了模拟电路需要手动调整参数的限制,为超材料的智能控制提供了新的思路,更便于实际应用。实验结果表明,压电超材料在低频模态范围内均有超过14 dB的衰减,由此证明了结构所用主动控制电路的有效性。
声学超材料 压电分流 零极点配置 带隙 数字控制器 acoustics metamaterials piezoelectric shunt zero and pole configuration band gap digital controller 
压电与声光
2022, 44(1): 130
作者单位
摘要
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 255000
2 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
3 新疆医科大学中亚高发病成因与防治国家重点实验室, 乌鲁木齐 830001
X射线诱导声学计算机断层成像(XACT)作为近几年来发展起来的生物医学成像手段之一, 因其具有低X射线辐射剂量、快速三维成像以及多角度可选采集等优点而受到广泛的欢迎, 在生物医学成像方面具有很大的发展潜力。本文总结了XACT的发展背景及研究进程, 并对成像原理进行了详细阐述, 然后分别对基于单元探测器、环形探测器、半球形探测器以及平面矩形探测器的四种成像模式进行了系统的介绍, 同时简单介绍了该技术在乳腺、前列腺及骨密度成像等生物医学领域中的应用。最后, 我们对该技术在X射线剂量监控、质子治疗过程监控以及与同步辐射光源结合进行多模态成像等方面做出展望。多模态成像提供的多维、多尺度的影像学信息将为相关疾病的早期发现、诊断以及治疗监控、效果评估等提供重要参考。
X射线 诱导声 断层成像 医学成像 多模态成像 X-ray induced acoustics tomography medical imaging multi-modal imaging 
激光生物学报
2021, 30(6): 481
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University, Tianjin 300071, China
2 Renewable Energy Conversion and Storage Center, Nankai University, Tianjin 300071, China
3 The Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan, Shanxi 030006, China
4 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
Artificial microstructures, which allow us to control and change the properties of wave fields through changing the geometrical parameters and the arrangements of microstructures, have attracted plenty of attentions in the past few decades. Some artificial microstructure based research areas, such as metamaterials, metasurfaces and phononic topological insulators, have seen numerous novel applications and phenomena. The manipulation of different dimensions (phase, amplitude, frequency or polarization) of wave fields, particularly, can be easily achieved at subwavelength scales by metasurfaces. In this review, we focus on the recent developments of wave field manipulations based on artificial microstructures and classify some important applications from the viewpoint of different dimensional manipulations of wave fields. The development tendency of wave field manipulation from single-dimension to multidimensions provides a useful guide for researchers to realize miniaturized and integrated optical and acoustic devices.
metasurfaces wave field manipulation optics, acoustics topological states 
Opto-Electronic Advances
2020, 3(11): 11200002
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO) and National Engineering Laboratory for Next Generation Internet Access System, School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Department of Electronics and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
In this Letter, a low-frequency acoustic sensor based on an extrinsic Fabry–Pérot (FP) interferometer with a silicon nitride (Si3N4) membrane is demonstrated. Using micromachining techniques, the 800 nm thick Si3N4 membrane is deposited on an 8 mm × 8 mm × 400 μm silicon (Si) substrate. All the assembly procedures of the sensor are focused on the substrate to avoid any damage to the membrane itself, compared to general membrane transfer methods. The frequency response of the proposed sensor is discussed theoretically and experimentally demonstrated. The sensor exhibits an excellent flat response to the tested acoustic frequency range of 1 Hz to 250 Hz. The phase sensitivity is around ?152 dB re 1 rad/μPa with sensitivity fluctuation less than 0.8 dB. The frequency response characteristic shows a promising potential of the sensor in low-frequency acoustic signal sensing applications.
acoustics fiber Fabry–Pérot interferometer low frequency membrane 
Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 101201
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 哈尔滨 150001
2 中国电子科技集团公司第十研究所, 成都 610036
3 上海卫星工程研究所, 上海 200240
为实现水下中低频声信号的探测识别, 通过研究水下多声源相干探测信号的特征, 理论上给出了相干探测信号频谱混叠情况下的特征表达式, 并提出了一种基于Hilbert变换的信号解调处理方法, 实现了水下多声源相干探测信号频谱混叠情况下各声源发声频率的解调.该方法将探测信号经过滤波平滑处理之后进行Hilbert变换, 得到信号的解析形式, 然后对解析信号模值的平方进行二次滤波平滑等处理, 分离混叠在一起的频带, 将得到的信号进行频谱分析, 根据频移值计算得到水下各个声源的发声频率.在光学暗室下搭建激光相干探测系统, 对2~6 kHz的水下声信号进行实验, 实验结果表明, 该方法可以有效分离探测信号中混叠在一起的信号频带, 并准确提取各水下声信号的发声频率, 频率提取重复性不大于2.5Hz.
水下声信号 频谱分析 激光干涉 信号解调 Hilbert变换 声光效应 声波传播 Underwater acoustics Spectrum analysis Laser interferometry Signal demodulation Hilbert transform Acoustooptical effects Acoustic wave propagation 
光子学报
2017, 46(7): 0712001
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
本文介绍了光热与光声探测技术的基本原理,结合光学薄膜的吸收测试、光学薄膜的激光辐照特性表征、激光损伤特性表征以及光学薄膜的机械性质表征等各种具体应用,对激光量热法、光热偏转法、表面声波法等典型的光热、光声检测方法进行了分析; 阐述了这些方法的测试原理以及各自优势与不足。介绍了该领域利用这些方法取得的一些成果,并就光声光热检测技术的发展趋势做了展望。
光热方法 光声法 激光量热法 激光辐照 检测技术 optical-thermal method optical-acoustics method laser calorimetry laser irradiation detecting technique 
中国光学
2014, 7(5): 701

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