技术

带有压电晶片的声学超声传感器依靠声波引起的机械振动使晶片发生形变。声光接收器的专利技术采用了完全不同的方法：利用声波对光速的影响，而非机械振动。在由两个固定距离微型反射镜组成的Fabry-Pérot激光干涉仪中，声压会改变激光在空气中的折射率，这将改变光的波长和传播，从而产生相应的电信号。不同于传统麦克风，声光接收器是世界上第一款没有任何运动部分的传声器，不包含任何机械运动或物理形变的零件，不受机械共振的影响，从而拥有引人注目的频率带宽。该传感器的工作原理非常灵敏，事实上，使用这项技术可以检测到光小于10-14的折射率变化，这对应于小至1µPa的压力变化。

 

优势

XARION受专利保护的传感器技术平台具有诸多优势：

• 极宽的超声频率范围，从空气中的10 Hz到4 MHz，以及液体中的20 MHz
• 声学和超声检测比现有技术高出10倍
• 具有完美线性频率响应的传感器原理。虽然封装需要精心设计以最小化其对声场的影响，但传感器本身与频率不相关
• 可在空气和液体中进行声波检测
• 适用于超高声压级（最高可达190 dB SPL）
• 由于不包含任何运动的惯性质量，声光接收器具有真正的时间脉冲响应
• 在阵列配置中固有的相位匹配
• 无金属部件和玻璃纤维耦合，可在高电磁场环境中使用

 

研发

为了探索并利用声光接收器技术所带来的新型传感技术，XARION开展了多个国家和国际研究合作。

声光接收器技术已获得多个专利保护，包括美国、欧盟、中国、韩国、日本等国家的专利。公司科学顾问委员会由诺贝尔奖获得者、激光物理学家T.W. Hänsch教授领导。

光声成像（PAI）

短激光脉冲与生物组织的相互作用会生成超声波。这是光声成像的基本原理，一种迅速崛起的生物医学成像技术。XARION的液体耦合版声光接收器已被证明与光声成像完美匹配：其优势包括在紧凑传感器尺寸下具体出色的灵敏度、PAI中使用的激光穿透激发具有光学透明性，并且具有抗杂散光的能力。目前的研究重点是光声腹腔镜检查以及快速扫描光学分辨率光声显微镜（OR-PAM）。

参考文献

References
B. Fischer, Nature Photonics 10, 356–358 (2016)

M. Brauns et al., Materials Evaluation 79(1), 28–37 (2021)

G. Kaniak et al., IEEE SENSORS Proceedings, 1–4 (2020)

M. Brauns et al., Proceedings of the 23rd ICCM (2021)