方波调制下的光热光束偏转理论及其实验验证

本文主要探讨了在方波调制下，光热光束偏转的理论模型及其与实际应用的关联。光热光束偏转原理基于热传导和热弹性形变：当激光（加热光束）照射到样品表面，能量被吸收导致温度升高和膨胀，从而在表面形成凸起，这使得探测光束的反射方向发生偏转。偏转信号的大小与加热光的功率、光斑半径、两光束的相对位置以及调制频率密切相关。 作者通过理论计算，提出了当加热光束的光强按照方波模式进行调制时，样品内部温度分布的变化规律。公式（3）展示了光强随时间的变化，呈现出周期性的开关状态，其中P(t)表示光功率，而p、τ和f分别代表恒定光功率、调制周期和调制频率。在实际测量中，光束偏转量S可以通过探测到的交流信号来量化，其表达式简化后显示与表面的倾斜度正比，即S与h成正比，这里h是凸起的高度。 文章强调了与正弦波调制理论的区别，指出后者并不完全符合方波调制的实际效果。作者通过实验验证了他们提出的方波调制光热光束偏转理论，证明了该理论能够准确描述实验中的现象，尤其是在低频范围内的应用，如光声和光热方法。 文中还提到了接收偏转信号的具体方法，即使用位敏探测器捕捉加热光束调制时探测光的反射方向变化。最后，文章给出了接收偏转信号的时间依赖关系和接收偏转量的一般表达式，这些对于理解和优化光热光束偏转系统的设计至关重要。 本文深入研究了方波调制对光热光束偏转的影响，为实际应用中利用这一原理进行精确测量提供了理论依据，并通过实验证实了其有效性和实用性。这对于光热技术和相关领域的研究具有重要的理论价值和实践指导意义。