光热反射(Photothermal reflectance, PR)技术是一种基于光热效应建立和发展起来的光热测量技术。因其具有无损检测和灵敏度高等特点,已在物理、化学、材料科学等领域获得了广泛的应用。传统的光热反射技术主要集中在对激励光进行周期性调制和激励光为脉冲激光这两个方面,关注的主要是信号的幅值和相位,较少对光热反射时变信号进行研究。阶跃光激励的光热反射技术与传统技术相比,具有实验装置简单、紧凑,操作简便、快捷等特点。本文简要回顾了光热反射技术的发展和应用,并就阶跃光激励的光热反射技术的理论和实验开展了如下研究工作：1.对阶跃光激励的光热反射技术进行了较系统的理论研究。根据固体中的热传导规律,建立了新的三维理论模型,用本征函数展开法推导了固体中的温度场分布,并由此得出光热反射信号的表达式。通过数值模拟对阶跃光激励下固体材料的温度变化进行了研究,分析了样品中的温度场随时间和空间的变化规律,讨论了材料的光热属性对温度场分布的影响。此外,根据阶跃光激励下不同样品的表面在相等的径向距离处温升开始时间的不同,提出了一种测量材料热扩散率的新思路。2.建立了阶跃光激励的光热反射的实验系统。建立起一套比较完善的实验系统,并对其光路和信号采集的各个部分进行了总体介绍,阐述了激励光、探测光、样品台和信号接收装置的调节机构和调节方法。3.对阶跃光激励的光热反射技术进行了较系统的实验研究。利用阶跃光激励的光热反射实验系统,研究了样品的物理参数和实验条件对光热反射时变信号的影响,探索了光热反射信号与激励光功率的关系,获得了信号随样品的热扩散率和表面径向距离的变化规律,而且实验结果与理论结果符合地比较好。