一種激光麥克風制造技術

本發明專利技術涉及傳聲器技術領域，提供了一種激光麥克風，包括激光發射單元、激光分束單元、激光擴束單元、光學傳感器和信號處理單元。激光發射單元朝激光分束單元發射激光束；激光分束單元將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束入射到激光擴束單元；激光擴束單元將未被分束的激光束擴束準直后入射到光學傳感器上；光學傳感器受外界聲源影響時調制入射的激光束，被調制的激光束沿入射方向返回，依次經過激光擴束單元和激光分束單元后形成信號光；參考光和信號光入射到信號處理單元，信號處理單元對參考光和信號光進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號。本發明專利技術的激光麥克風靈敏度高、抗電磁干擾能力強且能遠程無線采集聲音。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及傳聲器
，特別是涉及一種以激光信號為信息載體的激光麥克風。
技術介紹
麥克風已被廣泛應用于日常生活中的各個領域，如會場、電話、電腦、對講系統等。傳統的麥克風主要有動圈式麥克風和電容式麥克風，其信號拾取都是以感應膜片隨聲波而振動并引起電場或磁場的變化，以得到相應的電壓輸出，該電壓輸出用于還原聲音。其不同點在于動圈式麥克風的工作原理是利用聲波去推動振膜，振膜帶動線圈運動，引起磁力線的改變，從而產生微弱的電壓；電容式麥克風的工作原理是利用聲波推動鍍金的振膜，使得電容兩極板間的距離發生改變，從而改變麥克風的輸出電壓。這兩種麥克風都是依靠電荷 媒介工作，在強電磁場的環境中容易受到電磁干擾而無法正常工作，而且這兩種麥克風系統噪音大，靈敏度不夠高，無法實現遠程無線采集聲音。近幾年新興起的光纖聲傳感器是一種能夠探測聲壓的壓力傳感器。光纖聲傳感器以光為信息載體，光纖為傳輸載體。光纖聲傳感器可分為強度型和干涉型兩種，強度型光纖聲傳感器又有透射式和反射式兩種。強度型光纖聲傳感器利用壓力改變探測光的強度大小，從而感知壓力大小及變化；干涉型光纖聲傳感器利用壓力改變探測光的光程及其相位，使干涉條紋發生變化，從而感知壓力大小及變化。強度型光纖聲傳感器結構簡單、操作方便、系統噪音小、靈敏度高，其缺點是光纖價格昂貴且無法遠程無線采集聲音。干涉型光纖聲傳感器采用邁克爾遜結構，結構復雜，光學部分需要精密機械，此外其算法模型也復雜、光纖價格昂貴，因此在普通場合下較少使用。同樣，干涉型光纖聲傳感器也無法遠程無線采集聲音。還有一種基于MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統)技術的麥克風。MEMS技術融合了多種微細加工技術，廣泛應用于壓力傳感器、加速計、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤驅動頭等領域。目前，MEMS技術成熟，可進行小尺寸、大規模、低成本生產。但現在基于MEMS技術的麥克風還是電容調制型的，由聲壓引起MEMS膜片的振動，膜片振動引起容值的變化，與傳統的電容式麥克風相比，只是體積減少了，靈敏度并沒有明顯提高。因此，設計一種拾音靈敏度高、抗電磁干擾能力強、可遠程無線采集聲音并能在惡劣環境中工作的麥克風，是目前亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的上述缺陷，提供一種激光麥克風，其拾音靈敏度高、抗電磁干擾能力強、可遠程無線采集聲音并能在惡劣環境中工作。本專利技術采用的技術方案是一種激光麥克風,所述激光麥克風包括激光發射單元、激光分束單元、激光擴束單元、光學傳感器和信號處理單元；所述激光發射單元朝激光分束單元發射激光束；所述激光分束單元將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束入射到激光擴束單元；激光擴束單兀將未被分束的激光束擴束準直后入射到光學傳感器上；光學傳感器受外界聲源影響時調制入射的激光束，被調制的激光束沿入射方向返回，依次經過激光擴束單元和激光分束單元后形成信號光；所述參考光和信號光入射到信號處理單元，信號處理單元對參考光和信號光進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號。優選地，所述激光分束單元通過透射將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束通過激光分束單元的反射入射到激光擴束單元；被調制的激光束經過激光分束單元透射后形成信號光。優選地，所述激光分束單元包括分束鏡和空間濾波器；所述分束鏡放置于從激光發射單元發射的激光束的入射光路上，分束鏡與入射光路的角度范圍為30 60度；空間濾波器放置于從分束鏡透射出的信號光的光路上。 優選地，所述分束鏡與入射光路的角度為45度。優選地，所述分束鏡的激光束入射面鍍有對激光波長具有高反射率的介質膜。優選地，所述激光擴束單元為激光擴束鏡，所述激光擴束鏡為單片光學透鏡、雙片光學透鏡組或多片光學透鏡組，所述激光擴束鏡的放大倍數范圍為2 10倍。優選地，所述光學傳感器包括襯底和振膜，所述襯底和振膜被加工成多個角錐棱鏡單兀。優選地，所述襯底和振膜通過MEMS技術被加工成多個角錐棱鏡單元，所述襯底的厚度為10微米 100微米量級，所述振膜的厚度為微米量級。優選地,所述信號處理單兀包括第一光電二極管、第二光電二極管和差分放大電路；所述第一光電二極管將參考光的光信號轉換成電信號，形成第一電壓；所述第二光電二極管將信號光的光信號轉換成電信號，形成第二電壓；所述差分放大電路將第一電壓和第二電壓差分放大，形成可還原出聲源聲音的輸出電壓。優選地，所述激光發射單元為發射近紅外波長激光的半導體激光二極管。本專利技術的激光麥克風基于光強度調制，以激光作為聲音信息載體，即使在強電磁場或高頻環境下也能正常工作，其拾音靈敏度高、抗電磁干擾能力強、可遠程無線采集聲音并能在惡劣環境中工作。附圖說明圖I為本專利技術一優選實施例激光麥克風的結構框圖；圖2為圖I所不激光麥克風的具體結構不意圖；圖3為角錐棱鏡傳遞光線的簡化示意圖；圖4為由MEMS技術加工制成的光學傳感器在顯微鏡下的放大圖。圖標說明I激光發射單元，2激光分束單元，21分束鏡，22空間濾波器，3激光擴束單元，4光學傳感器，41角錐棱鏡單元，5信號處理單元，51第一光電二極管， 52第二光電二極管，53差分放大電路，6激光束，61主光束，62參考光，63信號光。具體實施例方式為了使本專利技術 的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術實施例提供了一種激光麥克風,該激光麥克風包括激光發射單元、激光分束單元、激光擴束單元、光學傳感器和信號處理單元；激光發射單元朝激光分束單元發射激光束；激光分束單元將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束入射到激光擴束單元；激光擴束單7Π將未被分束的激光束擴束準直后入射到光學傳感器上；光學傳感器受外界聲源影響時調制入射的激光束，被調制的激光束沿入射方向返回，依次經過激光擴束單元和激光分束單元后形成信號光；參考光和信號光入射到信號處理單元，信號處理單元對參考光和信號光進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號。本專利技術實施例的激光麥克風基于光強度調制，以激光作為聲音信息載體，即使在強電磁場或高頻環境下也能正常工作，其拾音靈敏度高、抗電磁干擾能力強、可遠程無線采集聲音并能在惡劣環境中工作。請參閱圖I所示，為本專利技術一優選實施例激光麥克風的結構框圖。該激光麥克風包括激光發射單元I、激光分束單元2、激光擴束單元3、光學傳感器4和信號處理單元5。激光發射單元I朝激光分束單元2發射激光束6，激光束6經過激光分束單元2后大部分激光經過反射形成主光束61，小部分激光透射過激光分束單元2被分成參考光62。主光束61被反射到激光擴束單元3上，激光擴束單元3將主光束61擴束準直后入射到光學傳感器4。光學傳感器4受外界聲源影響時調制入射的主光束61,被調制的主光束61沿入射方向返回，并依次經過激光擴束單元3和激光分束單元2后形成信號光63。參考光62和信號光63入射到信號處理單兀5,信號處理單兀5對參考光62和信號光63進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號U0。其中，光學傳感器4受外界聲源影響是指外界存在聲源時(例如使用該激光麥克風的人發出聲音)，將使光學傳感本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光麥克風，其特征在于，所述激光麥克風包括激光發射單元、激光分束單元、激光擴束單元、光學傳感器和信號處理單元；所述激光發射單元朝激光分束單元發射激光束；所述激光分束單元將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束入射到激光擴束單元；激光擴束單元將未被分束的激光束擴束準直后入射到光學傳感器上；光學傳感器受外界聲源影響時調制入射的激光束，被調制的激光束沿入射方向返回，依次經過激光擴束單元和激光分束單元后形成信號光；所述參考光和信號光入射到信號處理單元，信號處理單元對參考光和信號光進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號。

【技術特征摘要】
1.一種激光麥克風,其特征在于，所述激光麥克風包括激光發射單兀、激光分束單兀、激光擴束單元、光學傳感器和信號處理單元；所述激光發射單元朝激光分束單元發射激光束；所述激光分束單元將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束入射到激光擴束單元；激光擴束單7Π將未被分束的激光束擴束準直后入射到光學傳感器上；光學傳感器受外界聲源影響時調制入射的激光束，被調制的激光束沿入射方向返回，依次經過激光擴束單元和激光分束單元后形成信號光；所述參考光和信號光入射到信號處理單元，信號處理單元對參考光和信號光進行光電轉換和電信號處理，形成可還原出聲源聲音的電信號。2.根據權利要求I所述的激光麥克風，其特征在于，所述激光分束單元通過透射將激光束分出一路參考光，未被分束的激光束通過激光分束單兀的反射入射到激光擴束單兀；被調制的激光束經過激光分束單元透射后形成信號光。3.根據權利要求I所述的激光麥克風，其特征在于，所述激光分束單元包括分束鏡和空間濾波器；所述分束鏡放置于從激光發射單元發射的激光束的入射光路上，分束鏡與入射光路的角度范圍為30 60度；空間濾波器放置于從分束鏡透射出的信號光的光路上。4.根據權利要求3所述的激光麥克風，其特征在于，所述分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：扈金富，余勤躍，
申請(專利權)人：溫州泛波激光有限公司，
類型：發明
國別省市：