Sensor óptico de ultrasonido de alta sensibilidad y sin bloqueo basado en la discriminación de pendiente en el...

Área de la Ciencia:

• Fotónica y Tecnologías de Detección
• Interferometría Óptica
• Transducción de Ultrasonido

Sus antecedentes:

• Los sensores ópticos de ultrasonido de alta sensibilidad enfrentan desafíos con los límites de detección y la estabilidad ambiental.
• Las derivas térmicas a menudo requieren mecanismos de bloqueo activo complejos, lo que dificulta las aplicaciones prácticas.
• Los métodos existentes luchan por mantener un rendimiento estable en condiciones de temperatura fluctuante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una arquitectura de detección de ultrasonido óptico autoestabilizada.
• Superar la compensación entre la sensibilidad de detección y la estabilidad operativa en los sensores ópticos de ultrasonido.
• Permitir una detección de ultrasonido robusta y de alta fidelidad sin control de retroalimentación activa.

Principales métodos:

• Se utilizó interferometría de línea de retardo heterodina con un interferómetro Mach-Zehnder desequilibrado.
• Se empleó un esquema de «integrar y diferenciar» para convertir la modulación de frecuencia óptica inducida por ultrasonido al dominio de la radiofrecuencia (RF).
• Se implementó la acumulación de fase óptica seguida de la discriminación de pendiente eléctrica para la demodulación de la señal.

Principales resultados:

• Se logró una presión equivalente al ruido de 1 mPa/√Hz.
• Se demostró una arquitectura sin deriva de polarización.
• Se mantuvo un rendimiento estable del sensor a pesar de fluctuaciones térmicas significativas.

Conclusiones:

• El enfoque de interferometría heterodina propuesto proporciona una solución práctica para la detección de ultrasonido óptico de alta sensibilidad.
• La arquitectura autoestabilizada desacopla la demodulación de la señal de las derivas ópticas de baja frecuencia, lo que permite una operación robusta.
• Esta tecnología ofrece potencial para avances en la imagenación fotoacústica y las aplicaciones de monitorización a largo plazo.