專利名稱：光纖激光麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳聲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖激光麥克風(fēng)。
背景技術(shù)：
傳聲器(麥克風(fēng))廣泛應(yīng)用于日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，如會(huì)場(chǎng)、電話、電腦、對(duì)講系統(tǒng) 等。傳統(tǒng)電學(xué)傳聲器抗電磁干擾能力差，并且一般不能在惡劣環(huán)境，如潮濕環(huán)境或水下環(huán)境 工作。光纖傳聲器是利用光纖的傳光特性以及它與周圍環(huán)境中的聲波相互作用產(chǎn)生的 種種調(diào)制效應(yīng)，探測(cè)聲音信號(hào)的儀器。光纖傳聲器與傳統(tǒng)電學(xué)傳聲器相比，在靈敏度、動(dòng)態(tài) 范圍、環(huán)境適應(yīng)能力、抗電磁干擾能力、可靠性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)防、軍事應(yīng)用領(lǐng) 域顯得尤為突出。目前報(bào)道的光纖傳聲器大多是采用光強(qiáng)調(diào)制技術(shù)。例如實(shí)用新型專利 ZL200520060813. 6公開了一種光纖麥克風(fēng)，它是利用一反射振動(dòng)膜來感受聲音信號(hào)，光纖 端面平行于振動(dòng)膜放置。當(dāng)振動(dòng)膜由于聲音作用振動(dòng)時(shí)，反射進(jìn)入光纖的光強(qiáng)發(fā)生變化，從 而可以通過探測(cè)進(jìn)入光纖的光的強(qiáng)度來探測(cè)聲音信號(hào)。這種方法的缺點(diǎn)在于靈敏度較低， 并且系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到傳輸光纖的影響。張紅菊等人也報(bào)道了一種光纖麥克風(fēng)探頭(應(yīng)用光學(xué)，第29卷第5期，2008年)， 同樣是采用彈性膜片作為敏感元件，通過彈性膜片反射光強(qiáng)進(jìn)入光纖，從而實(shí)現(xiàn)聲音的檢 測(cè)。其缺點(diǎn)同上。王靜等人報(bào)道了一種光纖Bragg光柵麥克風(fēng)(儀表技術(shù)與傳感器，2009年第10 期)，在其技術(shù)方案中采用將Bragg光柵安裝于懸臂梁上進(jìn)行聲音探測(cè)，通過懸臂梁的振動(dòng) 使Bragg光柵的輸出波長(zhǎng)發(fā)生變化，通過探測(cè)Bragg光柵的反射波長(zhǎng)來探測(cè)聲音信號(hào)。其 缺點(diǎn)在于Bragg光柵的帶寬較大，使系統(tǒng)噪聲較高，無法探測(cè)極微弱信號(hào)，靈敏度也較低。吳東方等人提出了一種基于MZ干涉儀的光纖麥克風(fēng)(傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，第20卷第7 期，2007年)，雖然采用了干射式結(jié)構(gòu)，但仍然要用振膜反射光纖光，同樣存在穩(wěn)定性問題。鑒于上述技術(shù)方案中出現(xiàn)的系統(tǒng)受傳輸光纖影響不穩(wěn)定、靈敏度較低、無法探測(cè) 微弱信號(hào)的問題，本發(fā)明提出一種光纖激光麥克風(fēng)，用于聲音探測(cè)，重點(diǎn)解決系統(tǒng)的穩(wěn)定 性、探測(cè)微弱信號(hào)能力問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種光纖激光麥克風(fēng)，以解決系統(tǒng)的穩(wěn)定 性、探測(cè)微弱信號(hào)能力等問題。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種光纖激光麥克風(fēng)，該光纖激光麥克風(fēng)包括
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柱形殼10，用于保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并形成第一腔15 ；光纖激光器20，兩端分別固定于膜片30和柱形殼10上，用于檢測(cè)聲音信號(hào)并將聲 音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w激光器20用來表示輸出激光波長(zhǎng)變化的光信號(hào)；膜片30，用于感受聲音信號(hào)，并將聲信號(hào)傳遞給光纖激光器20 ；蓋40，用于保護(hù)膜片30，并形成第二腔45 ；第二腔45，用于產(chǎn)生共振或使聲音信號(hào)傳遞至膜片30上；第一孔41，開于蓋40上，用于使聲音信號(hào)傳遞至第二腔45內(nèi)，并起到濾波作用。上述方案中，所述光纖激光器20為分布布拉格反射型光纖激光器或者分布布拉 格反饋型光纖激光器，用于感受聲音信號(hào)。 上述方案中，所述柱形殼10上進(jìn)一步開有第二孔11，用于引出光纖激光器20的尾 部光纖。上述方案中，所述膜片30中央進(jìn)一步安裝有一螺釘，用于固定光纖激光器20的一端。上述方案中，所述光纖激光器20具有一定的初始拉應(yīng)力，使光纖激光器20保持拉 直狀態(tài)。上述方案中，所述第一孔41的直徑可根據(jù)需要改變尺寸，以調(diào)整光纖激光麥克風(fēng) 的聲學(xué)性能。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種光纖激光麥克風(fēng)，使用光纖激光器感測(cè)聲音信號(hào)，而光纖激 光器的線寬很窄，從而極大的降低了系統(tǒng)噪音，提高了探測(cè)微弱信號(hào)的能力。2、本發(fā)明提供的這種光纖激光麥克風(fēng)，使用光纖激光器感測(cè)聲音信號(hào)，采用波長(zhǎng) 調(diào)制方案，而不是反射強(qiáng)度調(diào)制方案，從而避免了傳輸光纖擾動(dòng)的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。


圖1為依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例提供的光纖激光麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例提供的光纖激光麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例提供的光纖激光麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。該光纖激光麥克風(fēng)包括柱形殼10，用于保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并形成第一腔15 ；光纖激光器20，兩端分別固定于膜片30和柱形殼10上，用于檢測(cè)聲音信號(hào)，并將 聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w激光器20用來表示輸出激光波長(zhǎng)變化的光信號(hào)，其固定方式一般為 粘接；膜片30，用于感受聲音信號(hào)，并將聲信號(hào)傳遞給光纖激光器20 ；
蓋40，用于保護(hù)膜片30，并形成第二腔45 ；第二腔45，用于產(chǎn)生共振或使聲音信號(hào)傳遞至膜片30上；開于蓋40上的第一孔41，用于使聲音信號(hào)傳遞至第二腔45內(nèi)，并起到濾波作用。光纖激光器20為分布布拉格反射型(DBR)光纖激光器或者分布布拉格反饋型 (DFB)光纖激光器，用于感受聲音信號(hào)。柱形殼10上進(jìn)一步開有第二孔11，用于引出光纖 激光器20的尾部光纖。膜片30中央可進(jìn)一步安裝有一螺釘，用于固定光纖激光器20的一 端，其固定方式一般為粘接。光纖激光器20 —般具有一定的初始拉應(yīng)力，使光纖激光器20 保持拉直狀態(tài)。開于蓋40上的第一孔41的直徑可根據(jù)需要改變尺寸，以調(diào)整光纖激光麥 克風(fēng)的聲學(xué)性能。如本實(shí)施例所示，第一孔41相對(duì)于蓋40的直徑很小，則第二腔45構(gòu)成一亥姆霍 茲共振器，可以通過調(diào)制第一孔41的直徑改變?cè)摴舱衿鞯男阅?，從而達(dá)到對(duì)聲音進(jìn)行濾波 的效果。本發(fā)明提供的光纖激光麥克風(fēng)的工作原理為，當(dāng)用泵浦激光對(duì)光纖激光麥克風(fēng)泵 浦時(shí)，光纖激光麥克風(fēng)中的光纖激光器20在泵浦后發(fā)出激光。當(dāng)有聲音時(shí)，聲音可通過第 一孔41進(jìn)入第二腔45，從而引起第二腔45發(fā)生共振，并引起膜片30的振動(dòng)。膜片30將 聲壓振動(dòng)信號(hào)傳遞給光纖激光器20，從而引起光纖激光器20的輸出激光的波長(zhǎng)發(fā)生變化。 該變化可通過后續(xù)的解調(diào)系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)方法(例如相位產(chǎn)生載波法)解調(diào)出聲音信 號(hào)。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例提供的光纖激光麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。該光纖激光麥克風(fēng)包括柱形殼10，用于保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并形成第一腔15 ；光纖激光器20，兩端分別固定于膜片30和柱形殼10上，用于檢測(cè)聲音信號(hào)并將聲 音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w激光器20用來表示輸出激光波長(zhǎng)變化的光信號(hào)；膜片30，感受聲音信號(hào)，并將聲信號(hào)傳遞給光纖激光器20 ；蓋40，用于保護(hù)膜片30，并形成第二腔45 ；第二腔45，用于產(chǎn)生共振或使聲音信號(hào)傳遞至膜片30上；開于蓋40上的第一孔41，用于使聲音信號(hào)傳遞至第二腔45內(nèi)，并起到濾波作用。光纖激光器20為分布布拉格反射型(DBR)光纖激光器或者分布布拉格反饋型 (DFB)光纖激光器，用于感受聲音信號(hào)。柱形殼10上進(jìn)一步開有第二孔11，用于引出光纖 激光器20的尾部光纖。膜片30中央可進(jìn)一步安裝有一螺釘，用于固定光纖激光器20的一 端。光纖激光器20 —般具有一定的初始拉應(yīng)力，使光纖激光器20保持拉直狀態(tài)。開于蓋 40上的第一孔41的直徑可根據(jù)需要改變尺寸，以調(diào)整光纖激光麥克風(fēng)的聲學(xué)性能。如本實(shí)施例所示，第一孔41的直徑與蓋40的內(nèi)徑相當(dāng)，則聲音可以直接穿過第二 腔45而作用到膜片30上，此時(shí)第二腔45和第一孔41不產(chǎn)生濾波作用。本發(fā)明提供的光纖激光麥克風(fēng)的工作原理為，當(dāng)用泵浦激光對(duì)光纖激光麥克風(fēng)泵 浦時(shí)，光纖激光麥克風(fēng)中的光纖激光器20在泵浦后發(fā)出激光。當(dāng)有聲音時(shí)，聲音可穿過第 二腔45而作用到膜片30上，并引起膜片30的振動(dòng)。膜片30將聲壓振動(dòng)信號(hào)傳遞給光纖 激光器20，從而引起光纖激光器20的輸出激光的波長(zhǎng)發(fā)生變化。該變化可通過后續(xù)的解調(diào) 系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)方法(例如相位產(chǎn)生載波法)解調(diào)出聲音信號(hào)。
在本實(shí)施例中，為了保護(hù)第二腔45內(nèi)的膜片30等結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步在蓋40上安裝風(fēng)罩50，在減小噪聲的同時(shí)可保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，該光纖激光麥克風(fēng)包括柱形殼(10)，用于保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并形成第一腔(15)；光纖激光器(20)，兩端分別固定于膜片(30)和柱形殼(10)上，用于檢測(cè)聲音信號(hào)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w激光器(20)用來表示輸出激光波長(zhǎng)變化的光信號(hào)；膜片(30)，用于感受聲音信號(hào)，并將聲信號(hào)傳遞給光纖激光器(20)；蓋(40)，用于保護(hù)膜片(30)，并形成第二腔(45)；第二腔(45)，用于產(chǎn)生共振或使聲音信號(hào)傳遞至膜片(30)上；第一孔(41)，開于蓋(40)上，用于使聲音信號(hào)傳遞至第二腔(45)內(nèi)，并起到濾波作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，所述光纖激光器(20)為分布 布拉格反射型光纖激光器或者分布布拉格反饋型光纖激光器，用于感受聲音信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，所述柱形殼(10)上進(jìn)一步開 有第二孔(11)，用于引出光纖激光器(20)的尾部光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，所述膜片(30)中央進(jìn)一步安 裝有一螺釘，用于固定光纖激光器(20)的一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，所述光纖激光器(20)具有一 定的初始拉應(yīng)力，使光纖激光器(20)保持拉直狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光麥克風(fēng)，其特征在于，所述第一孔(41)的直徑可根 據(jù)需要改變尺寸，以調(diào)整光纖激光麥克風(fēng)的聲學(xué)性能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖激光麥克風(fēng)，包括柱形殼，用于保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并形成腔；光纖激光器，兩端分別固定于膜片和柱形殼上，用于檢測(cè)聲音信號(hào)并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w激光器用來表示輸出激光波長(zhǎng)變化的光信號(hào)；膜片，用于感受聲音信號(hào)，并將聲信號(hào)傳遞給光纖激光器；蓋，用于保護(hù)膜片，并形成腔；腔，用于產(chǎn)生共振或使聲音信號(hào)傳遞至膜片上；第一孔，開于蓋上，用于使聲音信號(hào)傳遞至腔內(nèi)，并起到濾波作用。利用本發(fā)明，極大的降低了系統(tǒng)噪音，提高了探測(cè)微弱信號(hào)的能力，并且避免了傳輸光纖擾動(dòng)的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04R23/00GK101808264SQ201010111340
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者劉育梁, 張文濤, 李芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所