中文摘要：

本工作拟对多层复合薄膜高频光声效应进行热力耦合研究，以掌握其特性、规律和计算方法，发展现有的光声效应理论。使得光声测试技术能应用于纳米薄膜热物理性质的测试，并可指导高频激光与多层复合材料相互作用中的热应力波及激光超声研究。其对纳／微电子机械系统材料、功能梯度材料、高导热或热障材料、生物材料和光学材料等的研制开发、结构与成分分析以及产品的质量控制与检测有重要意义。同时，对研究超薄材料的结构、尺寸对其物性的影响也有重要作用。

结论摘要：

本工作对光声表征多层复合纳米薄膜热物性及界面热阻的理论和方法进行了研究。由于光声测量热物性要求热扩散长度与薄膜厚度相匹配，故对于纳米薄膜，入射光的调制频率要远高于通常的测量，这使得样品及光声腔中的热-力耦合及光声信号的空间波动性大大增强，以至于目前的各种光声效应理论及技术均不敷使用。有鉴于此，本课题组建立了一个多层复合材料热力耦合的通用光声效应模型，它考虑了复合材料各层的热学、力学和光学性质以及层间界面的接触热阻，将光声频率的范围首次拓展至了超声区，因而可用于高频光声效应及多层材料中的激光超声研究。此外，对高频光声特性和测量方法也进行了探索，主要的创新为主动利用（而不是通常的回避）高频下的共振去克服随频率增加光声信号变弱的缺陷。由于共振峰同样包含了材料物性的信息，故高频测量中，建议在共振峰附近取点。对于共振频率的分布、测量灵敏度及最佳灵敏度的频率区间也进行了分析。对SiO2及Ni纳米薄膜光声测量的模拟表明将光声频率提高至超声区确能极大改善纳米薄膜光声测量的精确度，光声技术将是一个很有希望的深度刻画多层纳米薄膜热物性的手段。因此本工作对于多层化的微/纳米薄膜材料的分析与表征有重要意义。