[发明专利]光驱动的超声探头及其超声成像系统

权利要求书

1.一种光驱动的超声探头，其特征在于，所述的光驱动的超声探头(204)由发射超声的光声发射器(101)和接收超声信号的法布里-玻罗(F-P)腔(106)构成；接收超声信号的法布里-玻罗(F-P)腔(106)位于光声发射器(101)的中央；所述的光声发射器(101)包括产生超声的光声转化薄膜(102)、透明基底(103)，以及用于支撑光声转化薄膜(102)和透明基底(103)的支撑底座(104)；光声转化薄膜(102)涂覆在透明基底(103)的上表面，透明基底(103)的下表面与玻璃材质的支撑底座(104)的前表面熔接；所述的光声转化薄膜由光吸收层和热弹性层构成，在透明基底的上表面依次通过物理或化学方法沉积光吸收层和热弹性层，形成自下而上为透明基底、光吸收层和热弹性层的三层结构。

2.根据权利要求1所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的光吸收层由光热转化材料构成；所述的热弹性层由热膨胀材料构成；所述的光吸收层为金纳米粒子或纳米碳基材料或其组合。

3.根据权利要求2所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的热弹性层为聚二甲基硅氧烷聚合物(PDMS)。

4.根据权利要求1所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的支撑底座(104)为方形或圆柱形；支撑底座(104)上分布有通孔，用以插入传输入射光的第一传输光纤(105)。

5.根据权利要求1所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的法布里-玻罗(F-P)腔(106)由腔头(107)、腔体(108)和第二传输光纤(109)组成，用于接收超声信号；

所述的腔头(107)为双层结构，自上而下，第一层为单晶硅片(110)，单晶硅片(110)的内表面构成法布里-玻罗(F-P)腔(106)的第一个反射面；第二层为百丽耐热玻璃片(111)，百丽耐热玻璃片(111)在单晶硅片(110)之下；

所述的法布里-玻罗(F-P)腔腔体(108)的中央部位开有一个轴向通孔，第二传输光纤(109)插入法布里-玻罗(F-P)腔腔体(108)中央部位的轴向通孔中；法布里-玻罗(F-P)腔腔体(108)的前端面与腔头第二层的百丽耐热玻璃片(111)的后端面熔接在一起；所述第二传输光纤(109)的前端面与法布里-玻罗(F-P)腔腔体(108)的前端面齐平，共同构成法布里-玻罗(F-P)腔的第二个反射面。

6.根据权利要求5所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的百丽耐热玻璃片(111)为环形，中间有通孔，该通孔的厚度决定法布里-玻罗腔的初始长度。

7.根据权利要求1所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的光声发射器(101)的中央沿轴向开有孔，所述的法布里-玻罗(F-P)腔(106)位于此孔中；法布里-玻罗(F-P)腔(106)的腔头(107)与光声发射器(101)的光声转化薄膜(102)共同构成超声探头的上表面；法布里-玻罗(F-P)腔腔体(108)嵌入光声发射器(101)支撑底座(104)的中央通孔内，与光声发射器(101)的支撑底座(104)构成超声探头的下表面，形成全光驱动相控阵超声探头。

8.根据权利要求7所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的光声转化薄膜(102)和法布里-玻罗(F-P)腔的腔头(107)之间开有环形沟道(112)，该环形沟道(112)位于所述光驱动超声探头(204)的上表面，围绕光声发射器(101)中央的孔布置；所述的光声转化薄膜(102)和法布里-玻罗(F-P)腔腔头(107)通过环形沟道(112)隔离。

9.根据权利要求1所述的光驱动的超声探头，其特征在于，所述的光驱动超声探头(204)还包括用于支撑光声发射器(101)和法布里-玻罗(F-P)腔(106)的外壳，所述的外壳包裹在光声发射器(101)和法布里-玻罗(F-P)腔(106)的四周。