時域熱反射技術（TDTR）是一種高精度、高時間分辨率的熱物性測量技術，時域熱反射技術（TDTR）主要用於(yu) 研究各種材料的熱物性，包括單層膜、多層膜、液體(ti) 材料的熱導率、熱容，以及固-固材料界麵、固-液材料界麵，微結構界麵熱導；及各種微結構熱物性等，從(cong) 而幫助科研人員更好地理解材料的熱傳(chuan) 輸特性。本文主要對飛秒激光時域熱反射測量係統（TDTR）的典型光路即組成進行了介紹。
時域熱反射測量係統（TDTR）的典型光路介紹
時域熱反射技術（TDTR）是一種高精度、高時間分辨率的熱物性測量技術，主要用於(yu) 研究各種材料的熱物性，包括單層膜、多層膜、液體(ti) 材料的熱導率、熱容，以及固-固材料界麵、固-液材料界麵，微結構界麵熱導；及各種微結構熱物性等，從(cong) 而幫助科研人員更好地理解材料的熱傳(chuan) 輸特性。本文主要對飛秒激光時域熱反射測量係統（TDTR）的典型光路即組成進行了介紹。
1，泵浦探測技術
泵浦-探測技術(Pump-Probe Technique)是一種時間分辨光譜技術，廣泛用於(yu) 研究材料的電子、振動和光學性質。這項技術通過精確控製時間，可以捕捉材料在不同時間點的動態變化，因此在納米材料的熱傳(chuan) 輸和能量轉移研究中尤為(wei) 重要。
基於(yu) 泵浦-探測技術，發展出了一係列實驗技術，如瞬態熱反射(Transient Thermo-reflectance, TTR)、時域熱反射(Time-Domain Thermo-reflectance, TDTR)、頻域熱反射(Frequency-Domain Thermo-reflectance, FDTR)和熱透射顯微鏡(Photothermal Microscopy)。這些技術各有特點，適用於(yu) 不同的研究場景。
2，時域熱反射技術（TDTR）
時域熱反射技術（TDTR）是一種高精度、高時間分辨率的光熱技術，用於(yu) 測量材料的熱物性參數，如熱導率、熱擴散率和界麵熱阻。
時域熱反射技術（TDTR）基本原理如下：
①泵浦脈衝(chong) 加熱：首先，一個(ge) 強激光脈衝(chong) （泵浦脈衝(chong) ）照射到材料表麵，瞬間加熱樣品。這種加熱過程非常短暫，通常在皮秒（ps，10^-12秒）量級。通常情況下，樣品表麵會(hui) 鍍上一層薄金屬膜作為(wei) 傳(chuan) 感器，當溫度升高時，金屬膜的反射率會(hui) 發生線性變化。
②探測脈衝(chong) 測量：然後，一個(ge) 弱激光脈衝(chong) （探測脈衝(chong) ）在不同時間延遲下照射同一位置，測量探測脈衝(chong) 的反射光強度，以獲取材料反射率的變化。
③數據分析：通過分析反射率變化曲線，結合熱傳(chuan) 導模型進行數據擬合，從(cong) 而提取樣品的熱導率、熱擴散率、熱容、界麵熱阻（界麵熱導）等參數。
3，時域熱反射技術（TDTR）的典型光路圖
如下以昊遠精測的Pioneer-ONE：飛秒激光時域熱反射測量係統為(wei) 例介紹TDTR係統的典型光路：
圖（1）雙波長熱反射泵浦探測係統結構示意圖
Pioneer-ONE TDTR時域熱反射係統的結構如圖（1）所示，其核心部分是一台飛秒光纖激光器，該激光器提供係統的輸入光源，波長為(wei) 1064nm，脈衝(chong) 寬度為(wei) 100 fs，重複頻率為(wei) 80 MHz，發出的是線偏振光。為(wei) 了防止背反射導致係統不穩定或激光器損壞，激光首先通過一個(ge) 光隔離器(optical isolator)。
接下來，激光通過一個(ge) 由1/2波片(1/2 Waveplate)和偏振分束器(Polarizing beam splitter)組成的分光結構，分為(wei) 兩(liang) 束：泵浦激光和探測激光。1/2 波片可以用來調節泵浦探測兩(liang) 路的分光比例。
泵浦激光路徑：
①泵浦激光經過一台美國Conoptics国产黄色在线观看的電光調製器(Electro-Optic Modulator, EOM)，其強度被加載ωr頻率的調製，ωr同時也作為(wei) 鎖相放大器的參考信號使用。
②泵浦激光隨後經過BBO晶體(ti) 進行倍頻，經過晶體(ti) 之後，激光變成了包含1064nm（基頻成分）+532nm（倍頻成分）的雙色光。
③經過倍頻晶體(ti) 的激光經過冷光鏡(Cold Mirror)濾波，基頻光被基本濾除。Red filter進一步濾除泵浦激光中的基頻光，減少其對探測信號的影響。
探測激光路徑：
①探測激光首先經過延遲平台(delay Stage)，控製光程，以調節泵浦脈衝(chong) 和探測脈衝(chong) 到達樣品表麵的時間間隔。延遲平台的步進精度決(jue) 定了測量的時間分辨率（在其不小於(yu) 脈寬的情況下），行程決(jue) 定了可測量的總延遲量（在其不大於(yu) 脈衝(chong) 間隔的情況下）。
②為(wei) 減少光束發散的影響，在探測激光經過延遲平台前，使用擴束裝置(beam expander)放大光束，減少發散角。
合束及檢測：
①處理後的泵浦激光和探測激光通過冷光鏡(Cold Mirror)合束，並通過一個(ge) 光學物鏡共同聚焦在樣品表麵。
②探測激光在樣品表麵反射後，通過偏振分束器和四分之一波片(1/4 Waveplate)進行分離。探測激光在延遲平台後為(wei) 水平偏振方向，完全通過偏振分束器，到達樣品前後經過四分之一波片，偏振方向由水平變為(wei) 豎直，在返回至偏振分束器時被完全反射。
③由於(yu) 探測激光信號非常微弱，少量泵浦激光到達光電探測器會(hui) 嚴(yan) 重影響測量結果。因此，在光電探測器前放置藍光濾光片(Blue Filter)，對波長為(wei) 532nm的泵浦光進行再次濾波，有效去除其對探測光的幹擾。
④反射出來的探測激光經過焦距為(wei) 300 mm的平凸透鏡聚焦在另一個(ge) 光電探測器的光敏麵上，該探測器與(yu) 鎖相放大器相連，用於(yu) 采集實驗信號。
⑤另外，通過鋁膜反射鏡將光線反射至ccd相機，可以觀察樣品表麵的質量以及泵浦激光和探測激光光斑的重合程度。
如上就是Pioneer-ONE TDTR采用的雙色激光泵浦探測方案，此方案能更好去除泵浦光對探測光信號的幹擾，以實現更高的信噪比和抗幹擾性。采集到的方案經過昊遠精測專(zhuan) 業(ye) 熱傳(chuan) 導分析軟件平台Thermo-Mind進行建模分析，就能夠得到樣品的相關(guan) 熱物性參數了。
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