電気工学および電子技術ジャーナル

光吸収液体中のレーザー励起超音波は、透明球の単層による遠位端のコロイドコーティングを備えた光ファイバーを介してレーザー放射を付与する。

ブレディキン・ウラジミール

医療や技術において、光レーザー放射を高周波音響に変換する効率的な変換器は重要な応用問題です。 考えられる解決策は、ファイバーの遠位端が透明な微小球の層で覆われているファイバーを通して放射を液体に注入することです。 ここで微小球はレンズとして機能し、液体内に高度に集中した光放射領域を作り出します。 液体内で光が吸収されると、局所的に加熱された体積のシステムが発生し、熱弾性効果による光音響 (OA) 応答が発生します。 この観点から、光吸収媒体内のファイバーの遠位端にある透明な微小球の層は、ファイバーレーザー音響変換器 (LAC) と見なすことができます。 このレポートでは、LAC の 2 つの反対の方式を実験的に調査します。

まず (a) 直径 1 mm の石英光ファイバーを通したレーザー放射によって励起された超音波 [1] を調べます。この光ファイバーの遠位端には直径 0.96 μm のポリスチレン (PS) 球がコーティングされています。レーザーは λ = 1.064 μm の YAG:Nd レーザーで、媒体には蒸留水を使用します (光吸収係数 α ≈ 0.1 cm ^{-1 )。レーザーは、光パッシブ変調器を使用して、ゼロ横モード領域 (ビーム径 ≈ 2 mm) で、スパイク周波数 ≈ 2 × 10 5} Hzの合計持続時間 ≈ 300 ns のパルス列を生成しました。この実験構成により、熱による自己焦点ずれや過熱液体状態などのより複雑な効果の影響を回避し、「原始的」な形でシステムの基本パラメータを調べることができます。

2番目（b）の反対のケースは、ガラス基板上に直径200μmのガラス球をコーティングしたものを、パルス時間15nsの第2高調波（λ = 0.532μm）のレーザービーム（約直径1mm）のLACとして使用するものである。この場合の媒体は水 - インク溶液（α ≈ 100cm ^-1）である[2]。

直径 1 μm および 200 μm の球体からなるコーティング (図を参照) は、2 段階の技術を使用してファイバーの先端面に塗布されます。まず、球体の単層を平らなガラス板上に形成します。次に、得られた単層を、あらかじめ塗布したシアノアクリレート光学接着剤の薄い層でファイバーの端に接着します。コロイド溶液から、小さなサイズの球体 (最大 10 μm) の単層をプレート上に堆積します。大きなサイズの球体は、平らなプレート上に 1 層で広げられます (限られた充填領域内)。接着剤上の 1 mm ファイバーの先端にある球体の顕微鏡写真は次のとおりです。