利用光纤微尖端水听器聆听水生生物的声音

摘要： 在海洋生物声学应用中，必须以高精度和最小噪声记录水生动物的声音，才能提取有价值的信息。针对此类海洋应用，我们提出并展示了一种基于光纤微尖端的水听器。该水听器设计采用外腔法布里-珀罗干涉仪，利用光纤微尖端和经过处理的铝箔作为两个部分反射镜。封装后的光纤水听器尺寸为1.4厘米×1.4厘米×2厘米，微尖端直径为31.23微米，天然橡胶振膜直径为6毫米，在1千赫兹下显示出8.94纳米/毫帕（或相对于1纳米/微帕为-41.42分贝）的高灵敏度。该水听器具有出色的信噪比，在1千赫兹下噪声限制的最小可检测压力低至0.388微帕/√赫兹。水听器的线性工作范围为0-3950赫兹。实验结果表明，所提出的光纤水听器能够非常准确地检测海豚用于回声定位的点击声序列。此外，根据应用需求，可通过改变振膜厚度和直径来定制该水听器的性能参数，从而为研究海洋环境开辟了一个新平台。