脈沖激光在液體環(huán)境中的光聲效應(yīng)研究.pdf

1、光聲效應(yīng)是指物質(zhì)受到脈沖光或調(diào)制光作用時(shí)產(chǎn)生聲信號(hào)的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的聲波具有頻譜寬，高空間分辨率，遠(yuǎn)距離激發(fā)，抗干擾能力強(qiáng)，不受檢測(cè)環(huán)境限制等特點(diǎn)，因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)材料的無(wú)損檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。目前，對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)和利用已提高到國(guó)家戰(zhàn)略要求，脈沖激光光致聲波有望在海洋探測(cè)中發(fā)揮作用，已成為當(dāng)今科學(xué)研究中非常有意義的工作之一。
　　首先本文對(duì)液體及固體光聲產(chǎn)生機(jī)制做了總結(jié)，液體的光聲產(chǎn)生機(jī)制包括熱膨脹機(jī)制、汽化機(jī)制和介質(zhì)擊穿機(jī)制；固體

2、的光聲產(chǎn)生機(jī)制包括熱膨脹機(jī)制和等離子體機(jī)制。本文采用了非耦合快速熱膨脹球狀模型來(lái)分析液體中熱膨脹機(jī)制產(chǎn)生聲波的情況。
　　實(shí)驗(yàn)部分主要運(yùn)用納秒和飛秒脈沖激光研究了不同濃度鹽水以及銅、鋁、碳鋼等金屬靶材在液體環(huán)境中受到脈沖激光激發(fā)所產(chǎn)生的聲波信號(hào)情況。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變激光的強(qiáng)度以及水聽(tīng)器的探測(cè)位置，觀察聲波信號(hào)的變化情況，并對(duì)其做了快速傅里葉變換（FFT）以獲得信號(hào)頻譜，進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析。
　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)樣品產(chǎn)生的光聲信

3、號(hào)的強(qiáng)度都與激光強(qiáng)度成正比。其中水產(chǎn)生的光聲信號(hào)強(qiáng)度沿傳播方向上是以指數(shù)形式衰減的，且在低頻和高頻部分衰減較快。隨著光強(qiáng)的增加，光聲信號(hào)的主頻向低頻方向移動(dòng)。不同濃度的鹽水，產(chǎn)生的光聲信號(hào)頻譜存在較大差異，這主要是因?yàn)闈舛雀淖兞似涔饴曉吹慕Y(jié)構(gòu)，造成了對(duì)光的不同吸收。在特定濃度下，鹽水會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生共振吸收，使得到的光聲信號(hào)顯著增強(qiáng)。對(duì)于金屬樣品，在納秒激光激發(fā)下的光聲信號(hào)基本類似，但不同的樣品有著不同的主頻。三種金屬樣品在相同光功率的飛秒