用共线光热偏转技术测量光学薄膜的微弱吸收

用具有高灵敏的共线光热偏转技术研究SiO_2、ZrO_2、MgF_2、ZnS等单层光学薄膜的吸收特性,测得它们的吸收率.实验结果与激光量热法及横向光热偏转技术符合良好,表明共线光热偏转技术是测量光学薄膜弱吸收的较理想方法.     

棱镜型光热偏振光谱法

提出了一种高灵敏度的棱镜型光热偏转光谱法,给出了系统的理论分析,导出了由泵浦光引起的探测光的偏向角表达式.并与普通型光热偏转技术作了比较,理论分析结果表明,棱镜型光热偏转检测方法比普通型光热偏转技术具有更高的灵敏度.     

光热偏转成像实验

概述了光热偏转成像原理,搭建了热波成像光热偏转自动化检测系统,并实现了数据采集和数据处理的自动化.利用该实验系统绘制了直线划痕SrBT样品和三角划痕硅片样品的表面光热偏转图,成像结果清晰直观.     

多层介质膜的体吸收与界面吸收研究

以TiO_2/SiO_2膜系为例,报道了用横向光热偏转技术研究多层介质膜体、面吸收的实验方法与实验结果.文中对实验结果作了分析讨论并把它与文献报道的光声法作了比较.     

光学薄膜的光热偏转信号分析

本文给出了透明基体上的单层薄膜在激光辐照下的温度分布和光热形变偏转信号的理论表达式。通过数值计算,分析了偏转信号与薄膜参数、基体参数以及调制频率之间的关系,用反射式光热偏转装置对光学薄膜的光热偏转信号进行了实验研究。结果表明,理论计算和实验结果是一致的。     

激光光热偏转成象法无损检测光学薄膜的激光损伤

介绍了应用激光光热偏转成象法无损检测光学薄膜激光损伤的基本原理，由此建立了实验检测装置，对光学薄膜表面的激光损伤进行了扫描检测，并以直观的灰度象显示. 实验结果证明了激光光热偏转成象法检测光学薄膜激光损伤具有直观、有效、可确定损伤阈值的优点.     

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。     

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。     

基于LabVIEW的光热偏转检测系统的设计

将虚拟仪器技术和光热偏转检测技术相结合,在LabVIEW平台上设计开发了一套材料热扩散率测量的自动扫描和数据处理系统。整个系统在仪器控制、数据采集和数据显示等方面实现了自动化测量,并且集成了光热偏转检测技术的数据处理功能。实验结果表明系统运行稳定,操作简单快捷,具有很好的实时性和直观性。     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

脉冲激光光热失调技术

将脉冲激光作为加热光引入光热失调测量技术中,提出了脉冲激光光热失调测量技术,介绍了其基本原理,分析了脉冲激光光热失调测量技术用于测量光学薄膜微弱吸收的可行性.实验以532 nm的高反射光学薄膜为样品,采用波长为632.8 nm的探测光,研究了脉冲激光光热失调技术信号振幅的时间特性以及最大信号幅值与样品表面加热光能量密度、加热光斑与探测光斑相对位置的变化关系.研究结果表明,光热信号随时间先增大后减小,而随表面加热光能量密度的提高而增大,当样品表面加热和探测光斑重合时光热信号最大.     

Imaging photothermal microscopy for absorption measurements of optical coatings

For absorption measurement of large-aperture optical coatings, a novel method of imaging photothermal microscopy based on image lock-in technique is presented. Detailed theoretical analysis and numerical calculation are made based on the image photothermal technique. The feasibility of this imaging method is proved through the coincidence between the theoretical results of single spot method and multi-channel method. The measuring speed of this imaging method can be increased hundreds of times compared with that of the raster scanning. This technique can expand the applications of photothermal technique.     

Study of thermal and optical properties of SiO2/GaN opals by photothermal deflection technique

In this paper the thermal and optical properties of the SiO₂/GaN synthetic opals are studied by photothermal deflection technique. This technique, used in different configurations, allows to determine the effective thermal diffusivity and the absorption spectra.     

Double resonance 1-D photonic crystal cavities for single-molecule mid-infrared photothermal spectroscopy: theory and design

We propose and theoretically examine a novel mid-infrared (mid-IR) photothermal spectroscopic sensing technique capable of detecting a single small molecule. Our conceptual design attains such high sensitivity by leveraging dramatically amplified photothermal effects in an optical nanocavity doubly resonant at both mid-IR pump and near-IR probe wavelengths. Unlike conventional mid-IR spectroscopy, the technique eliminates the need for cryogenically cooled mid-IR photodetectors, as optical detection is performed solely at the near-IR probe wavelength. A device design based on nested one-dimensional nanobeam photonic crystal cavities is numerically analyzed to demonstrate the technique's potential for single small gas molecule detection.     

Non-destructive reading of laser-induced single-shot incubation in dielectric coatings

Two-dimensional photothermal displacement measurements were carried out on TiO₂, ZrO₂, and HfO₂ coatings to uncover single shot incubation produced by 248 nm laser light at fluences below the damage threshold. The incubation behavior of the three coatings differs and correlates with the ratio of band gap to photon energy. The non-destructive nature of the photothermal displacement technique, its high lateral resolution, and its sensitivity for reading single shot imprints by an excimer laser lends this scheme a capacity for use in optical storage.Alexander von Humboldt fellow 1991/92     

光捕获和光操控研究进展

光捕获和光操控是一种通过光镊、倏逝波、光泳或光热等对微纳尺度颗粒、生物大分子和细胞等微小物体进行非接触、无损伤捕获和操控的方法和技术.详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和最新动态,分析了其今后的研究发展方向.     

蜃景效应及其光热偏转光谱

本文介绍一种十分灵敏的探测固体表面、液体和薄膜材料光学和热学特性的新方法.这一方法──光热偏转光谱技术,是通过探测被加热待测样品表面的热梯度的途径进一步确定其光学和热学特性.应用这种探测技术在室温和低温条件下所作的测试结果表明,它比其它方法都显得优越.     

细胞外溶液的近红外光热响应取决于其吸收特性

光热效应是激光与生物组织相互作用中的一个主要因素, 但其产生、传输和作用机理尚不十分清晰. 本文采用双波长近红外激光辐照和膜片钳技术相结合的方法, 选择980 nm和845 nm两个波长的近红外激光, 因其在水中的吸收系数分别为0.502 cm^-1和0.0378 cm^-1, 接近十倍差异. 若溶液是产生光热响应的主要介导物质, 则期望这两个波长的激光辐照所产生的溶液温升也将呈现相应的十倍比例关系. 研究中把溶液光热响应过程分为温升的建立和耗散两个阶段. 在温升建立阶段,理论模型的建立采用长时程 (激光作用时程长于介质的热弛豫时间)作用理论的研究结果, 实验是使用膜片钳系统来测量细胞外溶液中, 已进行温度标定的、充灌溶液的玻璃微电极电导变化, 根据这个电导变化来定量研究溶液光热响应与其吸收特性的关联性; 在耗散阶段, 使用膜片钳系统监测神经细胞的电生理功能变化. 理论和实验两方面的结果都表明, 溶液对低强度近红外激光的吸收特性决定了其光热响应. 这一结果, 可以直接用于生物组织光热响应特性相关的机理研究. 关键词： 光热响应 双波长的方法 近红外激光和生物组织相互作用 空电极方法     

Fourier transforms method for measuring thermal lens induced in diluted liquid samples

Drawing on interferometry and Fourier analysis, this paper describes the use of a two-beam thermal lens technique for measuring thermo-optical properties in optical materials. The procedure consists of yield interference patterns deformed by a localized photothermal effect. The photothermal phase shift is locally induced by the pump beam focused on a tested sample located on an on-axis probe beam, which is the first arm of a Mach-Zehnder interferometer. The plane where the effect is localized is imaged onto a CCD camera. Then two interferograms are recorded: one without effect and the other one with the induced photothermal phase. Fourier analysis performed on these interferograms allow us to plot the thermal lens map and, therefore, to estimate thermo-optic constant of Malachite Green in water solution. The method is applied to measure low linear absorptions of a diluted sample of Rhodamine B in water solution at 633 nm, showing that the proposed technique allows to measure photothermal phase shift as low as 3.1 mrad at 8 mW of input power in diluted materials.     

镀膜硅微机械谐振器光热激励的实验研究

对镀膜双层硅微机械谐振器的光热激励进行了实验研究，在大气环境下对硅微谐振器进行了光激电拾实验测试和光激光拾实验测试。成功观测到了硅微谐振器的一阶、二阶和三阶谐振状态。在光激光拾实验测试中提出了一种新颖的“单光源实验测试方法”，即：使用同一光源同时实现硅微谐振器的光热激振和微弱谐振信号的提取，这与传统的“双光源实验方法”相比，简化了实验系统，有利于实用化开发。