(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210256344.3 (22)申请日 2022.03.15 (71)申请人 中国科学院西安 光学精密机 械研究 所 地址 710119 陕西省西安市高新区新型工 业园信息大道17号 (72)发明人 岳猛猛　闫欣　高贵龙　何凯　 辛丽伟　张杰　王迪　尹飞　汪韬　 姚东　温珂瑶　李知兵　刘冲　 (74)专利代理 机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 6121 1 专利代理师 赵逸宸 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种用于周期可调同轴激光超声检测的光 学系统 (57)摘要 本发明为解决现有激光超声检测模式中激 发与检测相对独立， 难以实现激发即检测或同轴 激发检测， 同时检测方法中需要通过更换掩膜、 透镜阵列或光纤阵列的方式实现不同阵列线源 周期可调， 难以实现阵列线源周期连续可调的技 术问题， 而提供了一种用于周期可调同轴激光超 声检测的光学系统。 该系统基于声光衍射和4f成 像原理， 激发光和探测光同轴入射声光晶体， 被 声光衍射的激发光在待测样品表面干涉诱导瞬 态光栅， 同轴入射的探测光被表面瞬态光栅衍 射， 衍射出的探测光携带了样品超声响应信息， 返回4f系统后被分离检出， 超声的激发和探测经 过同一个4f系统完成， 实现同轴激发与检测。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114674755 A 2022.06.28 CN 114674755 A 1.一种用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特征在于： 包括合束镜(2)、 超 声驱动源(3)、 声光晶体(4)、 至少一个光阑、 4f系统以及设置在4f系统之间的第二反射镜 (10)、 第三反射镜(1 1)以及探测器(13)； 所述合束镜(2)设置在探测光的光路上， 用于将激发光与探测光同轴合束， 合束后的激 发光与探测光沿光学系统光轴方向入射至被超声驱动源(3)调制的声光晶体(4)衍 射； 所述超声驱动源(3)产生的超声在声光晶体(4)中形成周期性的折射率调制， 经折射率 调制的声光晶体(4)使入射的激发光与探测光发生衍射； 衍射后的激发光与探测光经过光 阑选通后入射至4f系统， 再 经4f系统后汇聚在待测样品(12)表面； 所述声光晶体(4)位于4f系统的前焦点处； 所述待测样品位于4f系统的后焦点处； 所述光阑用于空间选通相同衍 射级次激发光与探测光； 所述衍射后的激发光在待测样品(12)表面干涉， 形成阵列线源并诱导出瞬态光栅并激 发超声； 所述衍射后的探测光在待测样品(12)表面瞬态光栅衍射， 衍射后的探测光携带待 测样品的超声响应信息； 携带待测样品的超声响应信息的探测光经第三反射镜(1 1)反射后入射至 探测器(13)； 所述第二反射镜(10)用于将入射至4f系统中的一束探测光反射至 探测器(13)。 2.根据权利要求1所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 还包括设置在激发光的光路上的第一反射镜(1)， 激发光经第一反射镜(1)反射后， 入 射至合束镜(2)。 3.根据权利要求2所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 所述包括1个小孔 光阑(5)和1个遮挡光阑(6)； 所述小孔 光阑(5)用于遮挡 ±2级及以上的高阶衍 射光； 所述遮挡光阑(6)用于遮挡0级衍 射光。 4.根据权利要求3所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 还包括设置在第二反射镜(10)之前的中性密度滤光片(9)， 用于 衰减调节探测光 光强。 5.根据权利要求 4所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 所述4f系统为 不同焦距的透 镜组合。 6.根据权利要求5所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 所述4f系统包括第一透 镜(7)和第二透 镜(8)； 所述衍射后的激发光在待测样品表面干涉形成的阵列线源， 其周期与声光晶体中超声 周期成正比； 其中， Tlaser source为激发光干涉形成的激光阵列线源周期， Tultrasonic为声光晶体4中超声 周期， f1为4f系统第一透镜(7)的焦距， f2为4f系统第二透镜(8)的焦距， M4f为4f系统放大倍 率。 7.根据权利要求6所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 所述激发光干涉形成的激光阵列线源周期是通过超声驱动源3调控注入到声光晶体4 中的超声周期， 可实现激光阵列线源周期的连续可调。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114674755 A 28.根据权利要求1 ‑8任一所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特征 在于： 所述声光晶体(4)中声光衍射根据声光相互作用条件的不同为拉曼纳斯衍射或布拉格 衍射。 9.根据权利要求8所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 所述光阑为“两孔”型或“两缝”型。 10.根据权利要求9所述的用于周期可调同轴激光超声检测的光学系统， 其特 征在于： 探测器(13)为强度探测器、 平衡探测器或干涉探测系统。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114674755 A 3