仪器仪表

本文提出了一个理论框架来解释如何利用透明弹性光栅结构来提高超声检测的力学和光学性能。入射超声波可以压缩柔性材料，其中弹性膜厚度的变化可以通过光学干涉仪测量。本文将聚二甲基硅氧烷( PDMS )应用于薄膜光栅图案的设计。光栅周期小于超声波长的PDMS光栅允许超声耦合到声表面波( SAW )模式。光栅间隙为PDMS光栅在超声照射时被压缩提供了空间。这种光栅模式可以通过法布里-珀罗谐振模式提供一种基于嵌入式薄膜的光学干涉仪。比较了几种基于光学薄膜的超声检测技术。与表面等离子体共振传感器、均匀PDMS薄膜、剪切干涉PDMS传感器和传统法布里-珀罗传感器相比，该弹性光栅对超声检测具有更高的灵敏度。PDMS光栅的灵敏度提高了1.3 × 10-5 Pa-1，品质因数提高了1.4 × 10-5 Pa-1，分别比传统法布里-珀罗结构提高了7倍和4倍。