关于利用激光光束偏转法测量热扩散率的研究

本文介绍了激光光束偏转法测量材料热扩散率的原理,从理论上分析了光的粒子性和光的衍射限制了该方法对热扩散率的测量精度,指出了提高测量精度的关键在于提高信号对光束偏转的灵敏度为此给出了一种带有Ronchi光栅的迈克耳孙干涉仪的探测装置,从而使灵敏度提高了约5.3倍.     

周期热流法测量薄膜材料热扩散率的二维效应分析

符号表A无量纲温度幅值L。热扩散长度。1二维效应作用区边界AD温度幅值。试样表面法向Yd样品无量纲厚度AO特征温度q热源热流。材料热扩散率C材料体积比热容qb热源热流幅值。”测量热扩散率d样品厚度T试样上某点温度A材料导热系数h表面等效换热系数几边界温度p温度相位He无量纲换热系数。。光源边界。测量角频率1前言使用周期热流法测量薄膜材料面向热扩散率的基本原理如图1所示，调制光对试样加热，遮光板沿V方向以一定速度V移动，引起试样上热源边界l变化，假设没有热损失，试样上经历沿。方向的一维导热过程，则热电偶测得之温度幅…     

光热偏转检测技术自动测量的研究

介绍了光热偏转技术自动测量材料热物性的原理及实验方法。根据光热偏转检测理论建立了一套自动检测系统,从自动控制、数据采集和数据处理等方面实现了光热偏转检测技术的自动化测量。设计出了步进电机自动控制和数据处理软件。利用该系统对钛酸锶钡材料的热扩散率进行了测量,发现随着掺杂量铈的增加,钛酸锶钡的热扩散率逐渐减小,当掺杂量铈增加到一定值时,其热扩散率又开始增加。     

非均匀材料热学参量的光声效应检测理论

利用两种基本的数学变换，得到了非均匀材料以及相邻介质的温度场表达式，在非均匀材料的热扩散率随指数渐变的条件下，得到了气体介质温度场的解析式，利用传声器检测理论，求得光声信号的相位表达式，在非均匀材料两表面热扩散率已知的情况下，通过固体传声器测量出光声信号的相位与频率的关系，即可确定出非均匀材料热扩散率的分布，该方法具有计算量小、实验简单的特点。本文给出了有关的理论推导及理论模拟情况．     

薄膜材料横向热扩散率的热辐射检测

利用薄膜材料横向尺寸远大于其厚度的特点，通过测量横向传播热波的幅值和相位来确定薄膜的热扩散率是可行的，本文介绍带有背衬的薄膜的横向热扩散率的检测理论，以及利用非接触的热辐射技术对金刚石－硅复合膜的检测结果。     

薄膜材料横向热扩散率的热辐射检测

利用薄膜材料横向尺寸远大于其厚度的特点，通过测量横向传播热波的幅值和相位来确定薄膜的热扩散率是可行的．本文介绍带有背树的薄膜的横向热扩散率的检测理论，以及利用非接触的热辐射技术对金刚石一硅复合膜的检测结果．     

各向异性材料的热扩散率的分析

在理论上分析了各向异性材料的热扩散率，给出了沿表面任意方向的热扩散率与主热扩散率的关系，从而为实验确定材料中任意方向的热扩散率提供了理论依据。     

光热偏转技术测量Sr_(2-x)Sm_xFeMoO_6材料的热扩散率

采用固体烧结法制备了Sr2-xSmxFeMoO6(x=0,0.03,0.05,0.08,0.10,0.13,0.15,0.20)多晶结构样品,用X射线衍射对材料的结构进行了检测。通过光热偏转技术方法对该材料的热扩散率进行了研究,给出了掺杂比例与材料热扩散率的关系曲线,结果发现Sr2FeMoO6样品随着参杂Sm浓度的增加,结构发生变化的同时,样品的热扩散率也随着波动变化。这与文献[1]中给出的结论有明显不同,从声子、电子、自旋及其相互作用角度揭示了与文献[1]不同的根本原因;并且从x射线和热扩散率两个角度给出了样品Sr2-xSmxFeMoO6结构转变的参杂比例在10—13%的范围,说明光热偏转技术方法是研究参杂镧系元素的双钙钛矿结构和电子参杂效应的可行有效方法。     

转镜式光谱仪端反射镜误差容限分析

系统分析了当转镜式干涉光谱仪端反射镜发生倾斜，致使反射光束偏转时对干涉图的影响.发现光束偏转带来的误差分为三部分：1）光束偏转导致整体增加的恒定光程差；2）垂直光轴方向因不同光线而引入的偏移光程差；3）光束中心相对于光轴的偏移量.干涉强度中的有效信号减小，同时直流分量不变，因此信噪比降低.最后从调制度和相位误差角度给出了端反射镜倾斜误差容限并讨论了减小干涉图受光束偏转影响的方法.     

利用激光光热技术研究钛酸钡材料的导热性能

利用激光光热偏转技术测量了钛酸钡材料的热扩散率。根据所测量材料的光热光偏转信号,通过最小二乘法中的非线性拟合,直接拟合出了材料的热扩散率,克服了光热偏转技术中“Mirage effect”步骤多、计算复杂、误差大的缺点。测量了在不同成型压力和不同烧结温度下钛酸钡材料的热扩散率,得到了热扩散率随成型压力和烧结温度的变化规律。对实验结果进行了分析和讨论。     

无衍射贝塞尔光束相干的理论与实验

 分别使用两种不同底角的轴棱锥产生无衍射贝塞尔光束。理论分析了单束贝塞尔光及两束贝塞尔光相干叠加后光场的光强分布,分析了产生的局域空心光束在一个完整周期内的特性。数值模拟了光沿纵向传播时光场的横向光强分布,并给出了相关的实验。对单束贝塞尔光及两束贝塞尔光干涉后的中心光斑的大小进行了测量,测量结果与理论计算结果吻合。     

20级数字光束偏转器的设计和性能

本文给出20级数字光束偏转器的光学设计考虑和实验结果,这个偏转器由一系列硝基苯克尔盒和双折射方解石棱镜组成。激光束偏转成1024×1024个点的二维光栅,偏转速率为500KH_2。偏转器本身对绿色激光的透过率是79％。给出了背景光和分辨率的数据,以及字母数字和图表显示的实例。     

角向偏振无衍射光束的传输特性及其偏振态研究

从理论和实验两个方面研究角向偏振无衍射光束在自由空间和障碍物空间中的传输特性. 理论上模拟了角向偏振无衍射光束在自由空间以及障碍物空间传播过程中的光强分布与偏振态变化情况. 实验中利用高斯光束先通过偏振转换仪, 再入射到轴棱锥上产生角向偏振无衍射光束. 进而研究其在空间中的传输情况, 并通过分析其经过扇形障碍物后光强分布变化情况讨论障碍物对偏振态的影响和光束的自重建特性. 结果表明: 障碍物遮挡区域光强沿z轴方向逐渐恢复, 且阴影区域沿障碍物所在位置的相反方向移动; 光束的偏振态局部发生变化, 该变化与障碍物所在位置有关. 理论仿真和实验结果一致.     

光学涡旋横向线动量密度的传输演化特性

对于光学涡旋特别是具有复杂拓扑结构的光学涡旋,可以通过数值计算的方法获得实验上难以准确测量的角动量分布及其传输演化特性。在略去线偏振光场线动量密度中的轴向分量的情况下可获得涡旋光场的横向线动量密度,其在光束截面上的角向分量表征了涡旋角动量的分布。通过数值模拟,研究了单束拉盖尔-高斯光束和拓扑荷不同的两束拉盖尔-高斯光束同轴叠加后在自由空间中的传播过程,获得了强度分布、相位分布和横向线动量密度在瑞利长度内的分布特征。通过分析光束横截面上强度分布和线动量密度的演化特性表明,在远离束腰处光束的衍射效应不仅降低了横向线动量密度,还会增加径向分量,因而增强了径向力学特性,减弱了角向力学特性,因此在具体实施微操控时不宜在距离束腰面较远的横截面内进行。     

超短脉冲复宗量辛格高斯光束

利用理论解析推导的方法，在傍轴近似条件下，给出了一组新的超短脉冲光束的解析解，称为超短脉冲复宗量辛格高斯光束.此脉冲光束解的每个频率分量都是复宗量高斯光束，时间脉冲的形状为辛格函数.对这种超短脉冲光束及其在自由空间中的传输过程进行了较为细致的研究，讨论了超短脉冲复宗量辛格高斯光束的轴上光强、光强的横向分布、脉冲极性反转、脉冲延迟等性质. 关键词： 脉冲光束 缓变包络近似 脉冲传输     

红外热波成像法测量固体材料热扩散率

本文通过采用连续激光调制对试样周期加热产生稳定的温度波动和红外扫描动态测温的红外热波成像法获得温度波动的相位和幅值分布，测量固体材料热扩散率。介绍了红外热波成像法的测量原理和实验系统，推导了热扩散率测量的相位法、幅值法和相位－幅值复合法。对不锈钢和纯镍试样的热扩散率进行了测试。测量结果表明，该方法具有较高的精度。     

结构扭扰引起定向光束能量扩散的统计特征

 受到特定振动环境干扰的光机系统结构存在着多个转动自由度的扭扰分量，由此引起输出光束定向角的偏转抖动，导致光束辐射能量集中度以动态扩散形式下降。运用概率和统计的方法对有代表性的光束随机抖动测试结果进行了二元统计分析。基于实际抖动幅度分布趋近于正态规律的特点，从辐射累积效应角度探讨了定向光束在受光面能量沉积的分布特征以及能量扩散程度的近似评估方法。     

离轴像散对高阶贝塞尔光束的影响

利用螺旋相位板-轴棱锥系统可以产生高阶贝塞尔光束。基于基尔霍夫衍射积分理论,推导了涡旋光斜入射轴棱锥后的衍射光场表达式。分析了光束斜入射引起的像散对轴棱锥聚焦涡旋光产生高阶贝塞尔光束的影响,提出了一种用于检测拓扑电荷数的简单可行的方案。结果表明当轴棱锥出现较小角度的偏转时,所产生的高阶贝塞尔光束出现中心亮环椭圆化;随着偏转角的增加,中心亮环椭圆率增大,并伴有暗核分裂的现象;继续增大偏转角,将发生由内至外的亮环破裂现象,最终形成具有点阵列结构的焦散光束。设计实验对上述结论进行验证,理论分析、数值模拟与实验结果基本吻合。     

离轴像散对高阶贝塞尔光束的影响EI北大核心CSCD

利用螺旋相位板-轴棱锥系统可以产生高阶贝塞尔光束。基于基尔霍夫衍射积分理论,推导了涡旋光斜入射轴棱锥后的衍射光场表达式。分析了光束斜入射引起的像散对轴棱锥聚焦涡旋光产生高阶贝塞尔光束的影响,提出了一种用于检测拓扑电荷数的简单可行的方案。结果表明当轴棱锥出现较小角度的偏转时,所产生的高阶贝塞尔光束出现中心亮环椭圆化;随着偏转角的增加,中心亮环椭圆率增大,并伴有暗核分裂的现象;继续增大偏转角,将发生由内至外的亮环破裂现象,最终形成具有点阵列结构的焦散光束。设计实验对上述结论进行验证,理论分析、数值模拟与实验结果基本吻合。     

压电光声技术检测非均匀材料热物性的理论研究

利用压电光声技术研究了测量非均匀材料性能的理论和实验方法,通过两种基本的数学变换,得到了非均匀材料和相邻介质的温度场的表达式,进而在非均匀材料的热扩散率按指数规律变化的前提下,得到了非均匀材料温度场的解析表达式。根据压电光声检测理论,得到了非均匀材料的压电信号的解析式,这样即可通过压电光声检测系统,在不同的频率下测得非均匀材料的光声信号,通过最小二乘法的非线性拟合,确定出非均匀材料热扩散率的分布。该方法具有计算量小、实验简单等特点,并给出了有关的理论模拟和实验结果,验证了理论的正确性。