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。     

利用Mirage效应确定非均匀材料厚度方向的热扩散率分布

在热导率沿试样厚度按指数规律渐变的假设下，利用两种基本数学变换，求解了非均匀材料的热传导方程，得到了试样内及与其相邻媒质内的温度场解析解。再根据光热光偏转理论，确定了检测光束切向偏转分量的位相与调制频率之间的函数关系，如果利用熟知的由检测光束法向偏转分量测定试样热扩散率的技术，测定试样两表面的热扩散率，这样就可以由Mirage效应的两个偏转分量来测定试样热扩散率沿厚度方向的分布。本文给出有关的理论推导，同时也给出了人造金刚石试样内热扩散率分布的实验结果。     

三层固体材料的光声效应理论与实验

Ｒｏｓｅｎｃｗａｉｇ－Ｇｅｒｓｈｏ的光声效应理论推广应用于三层固体材料的研究。给出了在固体和气体交界处的周期温度的一般表达式，数值计算并分析了三层材料中光、热参数和样品厚度变化对光声信号幅度，相位与频率变化关系的影响，并与实验结果进行了对照。     

固体中激光热弹超声的光穿透效应

本文从热弹性基本方程出发，理论上研究了非金属固体材料受激光热弹激励超声时，光穿透效应对所产生声波的影响。在一维模型中，通过求解热扩散方程和热弹性位移方程，得到弹性位移的一般表达式，分析了材料的光叩收性质与声波位移振幅的关系。在二维模型中，对于轴对称分布的情况，忽略热扩散的影响，采用积分变换法求解热弹性运动方程，推导出远场区中的位移解析表达式。给出了纵波和横波的指向性图案，讨论了光穿透效应对声源指向性的影响。     

介质不均匀性对激光模式相位与光强分布的影响

将不均匀介质势函数进行泰勒展开,取其前3项近似,与描述光腔模式的亥姆霍兹方程中的特殊函数结合,根据光腔边界条件推导出光腔模式的本征解、激光输出功率以及不均匀介质与激光模式的相位与强度分布关系表达式。将表达式应用于氧碘化学激光器的功率与输出耦合率的非线性拟合以及近场光强分布的分析,预测趋势与文献结果相符。     

纵向非均匀介质波导中超短光脉冲演化方程

本文利用约化摄动方法,从非线性介质中的原始Maxwell方程出发,首次导出了纵向非均匀介质波导中超短光脉冲演化方程,给出了描述飞秒光脉冲波包演化方程的两种等价表达式。     

光声信号的数字处理

利用数字信号处理技术,可直接应用微机而不用锁定放大器来检测物质的光声信号。本文给出用互功谱技术和多次平均方法所得的一些实验结果。当炭黑和黄色金刚石粉末为试样时,用微机和用锁定放大器所得到的光声信号的相位和幅值都非常吻合。文章还给出了用这数字信号处理技术检测一些薄型不透光试样的热扩散率的实验结果。这些结果与用激光导热仪所测得的结果也良好地相符合。     

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。     

一种基于反馈环的全光纤干涉型传声器

设计了一种基于光纤反馈环的全光纤干涉型传声器，它直接利用声压作用于光纤时产生的光弹效应对光相位进行调制，并通过3×3耦合器构建的反馈环结构形成干涉效应，从而使得输出光信号经光电转换和放大后可以直接驱动扬声器还原出原输入语音信号。我们从理论和实验上对这种全光纤传声器进行了研究，在该传声器的重要参数测量方面均取得了较好的效果。     

双光子光声效应理论

对双光子光声效应作了系统的理论分析，导出了双光子光声效应的波动方程，并求出双光子光声信号的表达式。 关键词：