光学薄膜其他参数测量-光声光谱法

作者：发布时间：2023-12-26 11:27:46点击：286

光声光谱法

光声法检测薄膜吸收的原理:光源发出的光束经调制后入射到密闭池中的样品上，薄膜样品吸收的辐射能将以热能的形式释放出来，其中一部分传递给池中气体而转化为气体的热膨胀，另一部分则直接转化为膜层内部的热膨胀，两者最终都导致了密闭池内气压的增加。由于光强是周期性调制的，因此密闭池中的气压也以同样的频率变化，由此就形成声压信号。用微音器检测出这个信号，并通过检测系统加以放大和滤波，就得到与膜层吸收成正比的光声信号。

若入射单色光波长可变，则可测得随波长而变的光声信号图谱，这就是光声光谱。若人射光是聚焦而成的细束光并按样品的 x-y 轴扫描方式移动，则能记录到光声信号随样品位置的变化，这就是光声成像技术。

在图3-11 中，光源采用40mW 的 He-Ne激光，调制频率为120Hz，锁相放大器可以探测到 nV级的极小信号。从测量薄膜吸收的角度出发，必威betway官网可以认为接收器得到的光信号 Vs正比于薄膜的吸收，即

光声光谱法测试薄膜的吸收光热偏转光谱法

Vs = I0AKP AS

式中，I是入射光强；K是与仪器有关的常数；PAS是光声压力振幅系数。光声光谱信号与样品的光学性质(如吸收系数) 和热学性质(如比热容) 以及密度等多种因素有关。因此，光声方法易于进行相对测量，进行绝对测量时必须先定标。

光热偏转法的原理:当样品吸收激励光后温度会升高，因热传导而在样品以及周围介质中形成温度场。折射率是温度的函数，由此就产生了折射率梯度场当另一束探测光束穿过该区域时，光线因受到折射率梯度场的影响而发生偏转该偏转可以用位置传感器探测出来。从偏转值中即可以推算样品的吸收系数。

另外，光热偏转法可以进一步拓广用于测试或评估薄膜的吸收损耗与基板的吸收损耗。其基本原理为：薄膜的吸收大小与入射的光束单位体积的能量有关必威betway官网可以调节泵浦激光聚焦位置来选定吸收的主要探测位置。因此在测试系统中，假设固定探测激光与泵浦激光的空间位置，而将样品沿泵浦激光光束方向扫描移动，必威betway官网探测的光热信号就是随泵浦激光聚焦点位置的变化吸收，这样就可以对薄膜样品沿厚度方向的吸收变化做一个全面的分析。