时空高分辨飞秒近场光谱学

飞秒激光和近场光学(SNOM)是近年来光科学的两大重要进展．它们分别产生了超快光谱和纳米小尺度光测量两个崭新研究领域．结合飞秒激光脉冲高时间分辨和SNOM小尺度空间光学探测的优势，实现时间和空间小尺度同时测量是进一步发展的趋势．本报告将综述国际在这一方面研究的进展并结合北大的研究工作，讨论这一系统组合存在的小信号探测、脉冲啁啾补偿等困难和问题以及应用和发展前景．     

飞秒时间分辨质谱技术在超快动力学中的应用进展

飞秒时间分辨质谱技术是飞秒抽运-探测技术与飞行时间质谱技术的结合。可以测得在不同抽运-探测时间延迟下,分子电子激发态电离或解离而来的离子质谱; 不同抽运-探测时间延迟下,质谱信号强弱的变化反映了激发态布居数的时态信息; 给出了分子激发态和里德堡态中准确的寿命信息、分子激发态势能面非绝热耦合信息以及分子过渡态信息。介绍了飞秒时间分辨质谱技术在分子激发态研究中的最新应用进展,以及在里德堡态解离、异构化、内转换、系间交叉等超快动力学过程研究中的最新进展。指出飞秒时间分辨质谱技术将在一些新现象的研究中发挥重要的作用。     

时间分辨飞秒相干光谱技术的发展与展望

本文概述超短脉冲激光相干光谱技术的基本原理及发展分析了与这些技术相关的理论，同时指出了以往相干光谱技术中存在的问题。针对本课题组fs或亚氏fs相干光谱实验技术中存在的主要问题提出了具体的改进思路；减少延时线的误差，提高泵浦和探测光斑在样品上的重合度；对探测光进行调制；获取fs脉冲激光与物质相互作用的振幅、相位和波矢的信息；对相干光谱的实验结果进行多方位的理论分析。     

飞秒强激光超快烧蚀动力学过程的时间分辨研究

利用抽运-探测超快时间分辨阴影图方法研究了高强度飞秒激光脉;中烧蚀固体靶的动态物理过程.首次实验证实了40 J/cm2.50 fs激光脉冲烧蚀固体靶是一个同时涉及超快加热与超快光机械作用的复杂物理过程.该结果为深入揭示和理解超短脉冲激光烧蚀固体物质特别是金属材料的动态物理过程提供了新的关键性启示.     

关于飞秒近场显微术的研究

简要评述了当前热门研究－飞秒脉冲激光用于近场光学显微镜的研究进展，主要介绍了一种结合飞秒脉冲激光器和近场光学显微镜、具有飞秒时间分辨率和纳米空间分辨率的新型设备，及其在飞秒近场光谱学、超精细修复和加工、微纳米超快开关等多个前沿领域的应用。对可能出现的问题和其发展前景也进行了初步的分析。     

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.     

聚腈分子的飞秒时间分辨光克尔效应

本文利用飞秒时间分辩光克尔效应，对主链为Ｃ＝Ｎ结构的两种共轭聚腈高分子的溶液和薄膜进行研究，所测得的时间分辨光克尔信号均表现为超快响应。     

飞秒激光多脉冲烧蚀过程中飞秒时间分辨电子状态的观测研究

为研究飞秒激光加工硬脆透明材料时存在的“微裂纹”与“诱导条纹”等共性工艺问题,利用飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像技术,对飞秒激光多脉冲烧蚀石英玻璃过程中的电子动力学过程进行成像,分析了激光脉冲电离材料初期（700 fs之前）等离子体丝的演化情况。多脉冲诱导微结构的存在使成丝区域分布在微结构的两侧与光脉冲传播的轴线方向,前者主要是由微结构侧壁对光脉冲的折射造成的,而后者则是由微结构底面与侧壁形貌不同导致的光程差引起的。实验结果揭示了多脉冲加工过程中脉冲串诱导微结构对后续光场的重塑效应,该效应影响了等离子体成丝区域与能量沉积的分布,这是共性工艺问题产生的核心机制。     

用频率分辨光学开关法测量飞秒激光脉冲

飞秒脉冲的测量在飞秒激光的应用中起着关键性作用.文中阐述了频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的原理和再现算法,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进行了测量.利用二次谐波-频率分辨光学开关法测量得到了描迹图信号,对信号分布进行计算机迭代处理,得到了飞秒脉冲的时间宽度及光谱宽度、电场及其位相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 am,时间带宽积为0.686,算法中的最小误差为0.001 792.实验结果表明二次谐波.频率分辨光学开关法是一种有效的飞秒脉冲测量方法.     

飞秒瞬态吸收光谱技术及应用

超快激光技术的出现极大地促进了人们对众多研究领域中超短时间尺度(例如飞秒)的微观过程的深入理解.详细介绍了基于飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱技术与原理,并结合本课题组的工作,展示了该方法在凝聚相分子体系中量子态演化过程及其相互作用研究中的应用,特别是对激发态电子能量弛豫、波包演化过程、能量转移过程、质子/电荷转移以及分子激...     

冲击光谱的多通道时间分辨测量

利用光学多道分析仪（OMA）面阵CCD结构,采用光同步触发技术,建立了冲击波阵面时间分辨光谱测试系统,时间分辨20ns,并实际测量了冲击氩气的时间分辨光谱,结果表明,在冲击到12000K温度下,氩气有带状辐射光谱,没有观察到线谱,同步技术和时间分辨设计是研究的重点。     

InCl分子B^3Ⅱ1态时间分辨谱研究

采用激光诱导荧光技术对InCl分子B3П1→X1∑+荧光光谱进行了分析和归属,并对 B3П1(v′=0)→X1∑+(v″=0)的时间分辨谱进行了观测．首次得到InCl分子B3П1态(v′= 0)无碰撞辐射寿命т0≈353ns,无辐射弛豫速率常数kQ≈1．985×10-10cm3molec-1s-1及 电子跃迁矩｜Re｜2=0．40D2．     

激光诱导硅等离子体的时间分辨发射光谱分析

文中探测了硅靶在波长为1．064μm、脉宽10ns的脉冲激光辐照下等离子体时间分辨发射光谱,分析了电子温度、电子密度和连续谱的演化。利用能级寿命和连续谱最大强度的出现时间解释了NⅡ399．5nm、SiⅡ385．6nm和SiⅡ386．3nm谱线强度最大值的出现时间。NⅡ399．5nm谱线的寿命比siⅡ谱线的寿命要短得多,我们认为这和它们的产生过程有关。在1Pa的背景气压下能够探测到siⅢ和siⅣ的光谱线,而在1．01×10^５pa时却无迭分辨。     

超快荧光光谱的光谱特性和时间特性的研究

飞秒脉冲激光器和时间分辨率优于 2ps的条纹相机相结合测量超快荧光光谱的光谱特性和时间特性 ,分析了荧光光谱的产生 ,给出了时间分辨荧光光谱的测量 ;实际测量了一种有机光盘存储记录材料偶氮染料掺杂薄膜的时间分辨荧光光谱和荧光寿命。     

飞秒激光作用下透明介质材料的反射率演化

利用800 nm抽运和400 nm探针技术,测量了CaF2和MgO的时间分辨反射率,研究了材料的电子激发和弛豫超快动力学过程。采用耦合动力学模型,探讨了飞秒激光对透明介质材料的激发,以及材料的激发对抽运激光在材料中的传输、分布和反射特性的影响。根据这个理论模型计算了时间分辨反射率的演化,计算结果和实验结果相吻合。研究表明,多光子电离(MPI)和碰撞电离(II)在介质材料的导带电子激发中起着重要的作用。