气溶胶与太阳辐射以及气溶胶与云之间的复杂相互作用, 使得气溶胶对气候有着重要的影响。评估气溶胶对气候效应的影响依赖于气溶胶光学特性的准确信息。由于缺乏合适的仪器和方法, 气溶胶的光吸收一直是一个难以准确测量的参量, 从而导致当前气溶胶对气候效应影响的评估仍带有很大的不确定性。光声光谱因其信号只与样品的光吸收有关, 不受散射的影响, 因此非常适合气溶胶光吸收的测量, 被认为是测量气溶胶光吸收特性最有效的方法之一。对光声光谱测量气溶胶光吸收特性的研究进展进行了综述, 并对近年来发展的新技术进行了重点介绍和分析, 可为相关领域的研究人员提供参考。

光学薄膜在制备和使用过程中会因缺陷和污染等产生吸收中心，当薄膜受激光辐照后，吸收中心吸收光能会产生热信号，根据热信号可以测量光学薄膜的光学吸收损耗。本文提出基于红外热像仪测量薄膜光学吸收损耗的方法，在测试中加入参考样品可以减少环境温度变化和热像仪噪声对于温度测试结果的影响，对测量过程温度场取一定面积进行平均减少了激光指向波动和光斑分布不理想导致的有限元仿真计算误差。使用本方法测试了小尺寸45°的高反膜吸收损耗，测试得到吸收损耗为7.60 ppm，且测试了同批次大尺寸光学薄膜样品吸收损耗的空间分布情况。使用本方法测量的光学薄膜吸收率和激光量热测试结果一致，不需要长时间的恒温和严格环境温度控制，且测试样品尺寸不受限制。

为了掌握熔石英样品在紫外波段的吸收特性, 研究了精确评估激光量热仪测量不确定度的方法。介绍了激光量热仪的吸收测量原理, 选用指数法对吸收测量数据进行了拟合; 通过分析各吸收率测量结果的影响分量, 建立了测量不确定度评估模型; 对各输入量的估计值以及估计值的标准不确定度逐一进行计算, 并对影响吸收率测量结果的拟合计算参数A、γ进行了修正。考虑背景温度漂移对被测样品温度测量的影响, 利用Matlab编程分析了线性、非线性温度漂移对吸收计算结果的影响, 获得其相对标准不确定度及相对扩展不确定度分别为2.6%和5.2%。最后, 更换熔石英基底并进行多次吸收测量, 计算了吸收率10次测量结果平均值的相对标准不确定度为2.3%, 相对扩展不确定度为4.6%, 与评估结果基本相同。

基于表面热透镜技术搭建了光学薄膜弱吸收测量系统，使用不同功率的抽运光辐照样品，并通过光束质量分析仪记录经样品表面反射后的探测光强度的空间分布，以探测光强度最强点所对应的像素坐标为中心两边对称取多个像素点表示不同尺寸的接收器，从而分析不同尺寸光电信号接收器得到的光热信号强度。结果表明，随着接收器尺寸的增加，探测面积覆盖范围超过探测光束峰值区域，得到的光热信号与抽运光功率的比值逐渐偏离线性，从而引入的测量误差也就增大。因此，实际测量中应在保证测量极限的前提下尽量缩小探测器尺寸以提高测量的准确度。

摘要利用受激发射抽运将Na2分子激发到Na2 X 1 Σ +g (33，11)高位振动态，研究了高激发Na2与CO2的态-态能量转移过程。窄线宽激光扫描Na2的X 1 Σ +g (33，11)→ A1 Σ +u (21，10)跃迁，测量它的透射光强，从吸收系数得到Na2 X 1 Σ +g (33，11)原生态布居数密度。利用高分辨率瞬时吸收测量技术，得到CO2基振动态(0000)上转动态的布居数密度。通过速率方程分析，在一次碰撞的条件下，得到了与高振动激发Na2 碰撞产生CO2(0000)高转动态的速率系数。对于J=46~64，速率系数在4.5×10-12~6.5×10-13 cm3s-1之间，相对于J 态的Na2 ( ν″ =33)的猝灭速率系数在2.3×10-11~9.1×10-11 cm3s-1之间。实验数据表明，在Na2 高位振动态与CO2 的碰撞能量转移中，Na2 激发态倒空对CO2 转动能量的增加更有效。观察到了Na2高位振动态的多量子弛豫，得到了弛豫速率系数。

研究了气溶胶粒子的光热敏效应和热感应光致折射率变化， 提出了通过增加光热作用区个数来提高探测灵敏度及用低相干干涉法降低成本的方法。建立了光热低相干干涉法测量大气气溶胶吸收系数的数学模型，分析了干涉仪正交状态测量和干涉条纹细分探测两种方式下的探测灵敏度，讨论了低相干偏振干涉情况下的探测限。结果显示，在典型条纹细分情况下理论探测灵敏度可达1×10-6 m-1; 增加光热作用区m个，探测灵敏度理论值可提高m倍。理论和方法研究证明光热低相干干涉法具有可直接测量大气气溶胶吸收系数、在线原位、低成本，易于进行温度修正等优点。

利用电子束热蒸发技术在不同氧分压和烘烤温度下镀制了一系列TiO2单层膜，采用表面热透镜技术测量了样品在1064 nm处的弱吸收值，并用激光损伤测试平台测量了样品的抗激光损伤阈值(LIDT)特性。实验结果表明较高的氧分压和较低的烘烤温度能显著减小薄膜的吸收值。不过薄膜在基频下的损伤阈值除了受到薄膜吸收值的影响外，还取决于基底表面的杂质密度，当薄膜吸收较大时，本征吸收对损伤破坏起到主要作用；随着薄膜的吸收逐渐减小，基底表面处的缺陷吸收逐渐取代本征吸收成为影响薄膜损伤阈值的主导因素。

激励光辐照薄膜的表面热透镜效应中,调制频率的大小影响样品内热波的热扩散深度。通过频率控制热波扩散深度可以探测不同薄膜层面的吸收和热缺陷分布。理论分析了不同薄膜厚度下调制频率对热扩散深度的影响。结果表明,薄膜的热导率越小、膜厚越厚,基底中的热扩散深度就越浅,不同材料的基底对吸收测量带来的影响就越小;在膜厚一定的情况下,调制频率越高,基底中的热扩散深度越浅,不同基底样品的光热信号将趋于相等。

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.