激光光热干涉现象研究

论文摘要

激光光热干涉测量技术将光声光热效应与光学干涉测量技术结合在一起，已被应用于物理、化学、生物和材料工程等领域，并越来越受到人们的重视。作为一种处于发展中的测量方法，一方面激光光热干涉测量技术有待开发新的应用领域；另一方面，激光光热干涉测量技术本身仍需要不断完善和发展。本文主要研究了一种激光光热干涉现象，在发展新方法及应用方面开展了如下一些工作： 1 研究了聚焦激光束照射到单层薄膜—衬底体系上时，反射光束的干涉情况。提出了薄膜表面、薄膜衬底界面和衬底下表面反射的三光束干涉的理论模型，求得接收面上的光强分布并与实验结果对照。另外，利用提出的理论详细讨论了探测光束的入射角、腰斑半径和传输距离以及薄膜、衬底两层折射率大小关系等对干涉图样的影响。 2 提出了一种研究单层膜系薄膜和衬底性质的光热方法，建立理论模型，求得样品内的温度分布和光热信号表达式；提出了在菲涅耳衍射积分中引入附加光热相移求接收面上三光束场强分布的方法，同时根据干涉理论得到接收面上的光强分布，并由此得到光热实验所要测量的光热信号表达式。利用建立的模型详细讨论了薄膜和衬底性质对光热信号幅度、相位与激励光调制频率关系的影响，据此提出可以用该方法来测量薄膜和衬底的性质。 3 建立了狭缝和二象限探测器构型来测量条纹变化的理论模型。针对上述的光热干涉现象，利用该模型详细讨论了狭缝宽度和位置、激励

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 激光光热干涉测量技术
• 1.2.1 Jamin干涉仪构型
• 1.2.2 Michelson干涉仪构型
• 1.2.3 F-P干涉仪构型
• 1.2.4 Mach-zehnder干涉仪构型
• 1.2.5 偏振光干涉构型
• 1.2.6 平板型错位干涉仪构型
• 1.3 论文选题思想
• 第二章 薄膜-衬底体系的双重干涉效应
• 2.1 引言
• 2.2 基本理论
• 2.2.1 理论模型
• 2.2.2 界面的反射光束
• 2.2.3 反射光束的干涉
• 2.3 实验
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 干涉条纹
• 2.4.2 光学系统对干涉条纹的影响
• 2.5 结论
• 第三章 光热干涉理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 基本理论
• 3.2.1 温度场
• 3.2.2 光热信号
• 3.3 讨论
• 3.3.1 温度分布
• 3.3.2 信号分析
• 3.4 结论
• 第四章 条纹微小位移的差分测量
• 4.1 引言
• 4.2 基本理论
• 4.3 讨论
• 4.3.1 位敏探测器测量信号
• 4.3.2 狭缝宽度对信号探测的影响
• 4.3.3 激励光束对信号探测的影响
• 4.3.4 探测光束对信号探测的影响
• 4.4 结论
• 第五章 光热干涉实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验装置
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 结论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附: 攻读硕士期间已发表和待发表的文章