光合作用PSII Chl分子传能超快光谱学

利用ICCD皮秒、飞秒扫描成像和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物及PSⅡ核心复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,它们是:Chlb653/656658.7、Chla662。0665。2、Chla/b670/671671.6、Chla675.0677.1、Chla680/681682.9、Chla685689.1和Chla695.0695.6。采用光强103光子/cm2/脉冲激励浓度为30μg/ml的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了两组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及两个长寿命组分1.8ns、2ns。最快的三个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的两个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程。获得的六个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点。经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到三个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领、PSⅡ核心复合物的核心天线CP43和CP47,各自含有三种不同状态     

CdS0.2Se0.8纳米晶掺杂玻璃的超快非线性吸收特性

利用飞秒脉冲通过Z扫描技术和泵浦-探测技术研究了CdS0.2Se0.8纳米晶掺杂的硼酸盐玻璃滤波片RG665的非线性吸收特性。研究结果表明在800 nm波长 130 fs脉冲激光作用下,RG665滤波片表现较强的非线性吸收特性。通过理论分析拟合实验结果证明RG665滤波片在800 nm下的非线性吸收包含双光子吸收及双光子吸收诱导的激发态吸收两部分,得到双光子吸收系数为0.05 cm/GW,激发态吸收截面为e=310-23 m2,以及导带中低能态电子和导带底电子的寿命分别为13 ps和210 ps。研究结果表明CdS0.2Se0.8纳米晶体掺杂的玻璃是一种很好的非线性光学材料。     

四种别藻蓝蛋白三聚体的时间分辨荧光光谱研究

研究了从Ａｎａｂａｎａｖａｒｉｂｉｌｉｓ中提取的４种别藻蓝蛋白ＡＰＣＩ，ＡＰＣＩＩ，ＡＰＣＩＩ及ＡＰＣＢ三聚体的稳态光谱和皮秒荧光光谱。采用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法对瞬态荧光光谱进行拟合，实验结果表明：ＡＰＣＩ荧光有两个带，其中第一个带位于６６２ｎｍ，有两个时间组分：３５．８ｐｓ和１．６７ｎｓ；第二个带位于６８０ｎｍ，有两个时间组分：３４．２ｐｓ和１．６４ｎｓ；ＡＰＣＩＩ瞬态荧光位于６６０ｎｍ，有两个时间组分：２０．４ｐｓ和１．６４ｎｓ；ＡＰＣＩＩ瞬态荧光位于６６０ｎｍ，有两个时间组分：２３．８ｐｓ和１．７６ｎｓ；ＡＰＣＢ瞬态荧光有两个带，其中第一个带位于６６２ｎｍ，有两个时间组分：３６．６ｐｓ和１．４５ｎｓ；第二个带位于６８０ｎｍ，有两个时间组分：２５．８ｐｓ和１．６２ｎｓ。实验结果一方面说明了藻胆体核内４种别藻蓝蛋白形成能量传递的两条途径；另一方面瞬态荧光解叠结果揭示了ＡＰＣＩ和ＡＰＣＢ三聚体内能量传递的超快过程。     

硝基苯超快非线性折射效应及机理研究

利用Z扫描测量技术研究了飞秒和皮秒激光脉冲激发下液体硝基苯的三阶非线性折射率n2。Z扫描实验的结果表明:液体硝基苯在20 ps、532 nm波长激发下的非线性折射率n2是300 fs,800 nm波长激发下的n2值的11倍。利用带相位物体的飞秒泵浦探测方法研究了液体硝基苯的非线性折射动力学机理。基于泵浦探测实验结果确定了液体硝基苯在超快激光激发后的非线性折射响应函数。测量结果可为基于硝基苯液体的集成光子学器件设计和溶液非线性测量提供有益参考     

1 015~1 046 nm可调谐飞秒掺镱光纤激光器

近年来,超快掺镱锁模光纤激光器由于其转换效率高、操作方便、免维护、尺寸紧凑等优点,被广泛应用于工业加工、医疗外科、多光子成像等领域。在激光器中补偿群速度色散是获得皮秒甚至飞秒脉冲的有效方法。通过利用光栅对与光谱滤波器,实现了对激光波长、腔内色散和光谱宽度的灵活调节。该激光器能输出稳定的锁模脉冲,对应的基本重复频率为19.41 MHz。在+ 0.0127 ps2色散时中心波长1015~1037 nm可调;在+0.007 ps2色散时中心波长1015~1045 nm可调以及在?0.0127 ps2色散时中心波长1020~1046 nm可调。同时,当净腔色散从反常色散到近零色散变化时,光谱带宽可从1.40 nm调到19.38 nm,对应的压缩后脉冲宽度可从1.03 ps调至175.9 fs。该方案具备连续调整激光器状态的能力,有望用于高功率大能量飞秒激光前端,可以满足对激光器有多种谱宽及波长的应用需求。     

飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学

光学元器件的激光损伤问题,一直以来都困扰着超强超短激光系统的进一步发展。飞秒激光领域,激光脉冲引起的光学器件损伤主要由材料的本征特性决定。光学材料内的多光子电离、雪崩电离、导带电子弛豫等一系列非线性过程,与材料的激光损伤过程密切相关。利用泵浦探测技术,采用中心波长为800 nm,重复频率1 kHz的飞秒激光脉冲,对Nb2O5/SiO2啁啾镜介质膜的内部与飞秒激光损伤相关的超快动力学进行了研究。发现强的泵浦光脉冲辐照结束后飞秒乃至几十皮秒的范围内,啁啾镜对探测光的反射率有一定程度的下降。反射率降低的主要原因是泵浦光在介质膜的Nb2O5层内激发的大量的自由电子对探测光吸收所致,且该过程对激光诱导损伤过程起主导作用。通过反射率的变化,对其介质膜内导带电子弛豫过程进行探究,测定得到其衰减寿命,分别为1.31、6.88、22.34 ps。     

基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统

以掺镱大模面积光子晶体光纤(PCF)飞秒激光放大器为光源组建了一套结构紧凑且运行稳定的飞秒激光微纳加工系统,中心波长为1040 nm,重复频率50 MHz,最大平均功率16 W,光栅压缩后脉冲宽度85 fs。利用该套系统在硅片、金属薄膜(Cr膜、Al膜)上演示了微图案的刻划,并与采用重复频率1 kHz的固体钛宝石飞秒激光放大器的加工结果进行对比,发现利用新组建的加工系统进行微纳加工,由于单脉冲能量较小且便于调节,使得刻划微图案时边缘加工效果更容易控制,且避免了加工过程中未加工区域受到的污染,保护了制作衬底。显示了该套系统高重复频率和高平均功率的特性及其在改善微纳加工效果及明显提高加工效率方面的优势。     

超短激光脉冲对硅表面微构造的研究

在特定的气体氛围下,用一定能量密度的超短脉冲激光连续照射单晶硅片表面,制备出表面具有准规则排列的微米量级锥形尖峰结构的“黑硅”新材料。不同背景气体下的实验表明,激光脉宽和背景气体对表面微构造的形成起着决定性的作用。具体分析了SF6气体氛围中,皮秒和飞秒激光脉冲作用下硅表面微结构的演化过程。虽然两者均可造成硅表面的准规则排列微米量级尖峰结构,但不同脉冲宽度的激光与硅表面相互作用的物理机制并不相同。在皮秒激光脉冲作用下,尖峰结构形成之前硅片表面先熔化;而飞秒激光脉冲作用下尖峰的演化过程中始终没有出现液相。对材料的光辐射吸收的初步研究表明,该材料对1.5~16μm的红外光辐射吸收率不低于80%。     

频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲

阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理,详细分析了模式尺寸效应和非线性效应对飞秒脉冲测量的影响.构建了一台用于飞秒脉冲测量的二次谐波-频率分辨光学开关装置,利用该装置对谐振腔输出的飞秒脉冲及压缩后的脉冲进行了测量.得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其相位在时域和频域的详细信息.谐振腔直接输出脉冲的时间宽度为56 fs,光谱宽度为27 nm,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001792.脉冲压缩后的测量结果为27 fs,光谱宽度为92 m,时间带宽积为1.27,算法误差为0.0093289.     

Compact fully fibre integrated source of 100 fs pulses at 1.1 /spl mu/m based on compression in holey fibre

A simple, compact, fully fibre integrated source of /spl sim/100 fs pulses at a wavelength of 1.1 /spl mu/m is reported. 4 ps pulses at 1063 nm from a modelocked fibre laser were amplified to 23 mW in a ytterbium-doped fibre amplifier and subsequently propagated through 62 m of holey fibre with a zero dispersion wavelength at 1040 nm. Soliton formation, breakup and self frequency shift resulted in the formation of /spl sim/100 fs pulses at 1.1 /spl mu/m. Wavelength tunability from 1113 to 1220 nm is demonstrated.