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飞秒光谱技术篇

飞秒光谱技术篇. 飞秒相干瞬态光谱原理与技术. 超短激光脉冲产生技术. 主动锁模 被动锁模 饱和吸收体锁模 克尔透镜锁模 （ 短至亚 10 飞秒 ） ( 周建英等， Appl. Phys. B73, 119 (2001)) 动镜锁模 （ 等效于饱和吸收体 ） （ 邬起，周建英等， JOSA B10, 2080 (1993)) 附加锁模 孤子的产生. 超短激光脉冲的测量技术. 光电管与示波器测量技术 条纹机测量技术 自相关测量技术 FROG 测量技术 SPIDER 测量技术

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飞秒光谱技术篇

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Presentation Transcript

  1. 飞秒光谱技术篇 飞秒相干瞬态光谱原理与技术

  2. 超短激光脉冲产生技术 • 主动锁模 • 被动锁模 饱和吸收体锁模 克尔透镜锁模 （短至亚10飞秒） (周建英等，Appl. Phys. B73, 119 (2001)) 动镜锁模 （等效于饱和吸收体） （邬起，周建英等，JOSA B10, 2080 (1993)) • 附加锁模 • 孤子的产生

  3. 超短激光脉冲的测量技术 • 光电管与示波器测量技术 • 条纹机测量技术 • 自相关测量技术 • FROG测量技术 • SPIDER测量技术 • 高阶非线性光学测量技术 • 时空变换技术 • 光学衍射技术 （吴佳文，周建英， 激光产品世界，2003，第2期）

  4. 相干态光谱技术 测量密度矩阵非对角元（或非线性极化强度） • 频域测量技术 • 泵浦－探测技术 • 自由感应衰减技术 • 光子回波技术 • 四波混频技术 • 测量相干辐射的通用技术

  5. 频域测量方法 对于适合于谐振子模型的二能级原子跃迁： 均匀增宽体系的复吸收系数：

  6. 频域测量方法几点说明 1 在时间分辨光谱学发展以前就可以用频域分析方法准确 估计出相干驰豫时间。如德拜在本世纪初就估计到液体分 子的驰豫时间在皮秒量级。内壳层电子的电离跃迁驰豫速 率在阿秒量级。 2 如果跃迁谱线有非均匀增宽的贡献，必须采用非线性光 谱学方法消除谱线的非均匀增宽。 3 如果伴随电子跃迁的同时还出现了电子-声子耦合，还可以由边带频率判断声子频率。此为共振拉曼散射。 4 实验结果表明：在均匀增宽体系，频域与时域满足富里埃变换关系。 5 所有谐振子可以描述的微观体系，均可以用频域时域变换方法估算退相时间。

  7. 谱线宽度测量方法 1 对于一般固体中的谱线测量，使用吸收光谱仪或荧光光度计即可。 2 激光光谱仪提供更高的光谱频率分辨能力。

  8. General aspect of ultrafast nonlinear spectroscopy

  9. Pump-probe configuration: Pump 泵浦-探测技术通常采用超短 激光脉冲作为激发光源，记录 探测光功率的改变量随延迟时 间改变而改变的规律。 t Probe Sample • 几点说明：1 由泵浦-探测技术可以求出极化强度 • 2 积分是由于探头响应较慢的缘故 • 3 积分中相减是扣除线性极化贡献的有效方法， • 可以由锁相技术实现。

  10. 泵浦-探测技术的关键问题： • 1 泵浦-探测光束在样品中的重叠 • 解决方法：对红外激光借助显微与红外可视技术的联用 • 2 零点的确定 • 解决方法：步进马达，倍频晶体，光电倍增管与示波器的联用 • 3 信号-噪音比的提高 • 解决方法：多次平均；使泵浦光与探测光在样品中的重叠为最佳；使用较长时间的锁相积分时间；注意收集探测光的空间部分。 • 4 应对探测光做时间、空间、频率、相位、偏振分辨

  11. 时间、频谱积分的泵浦－探测光谱技术 Fig. C is the time and frequency Integrated probe signal as a function of time delay. Luo Li, Ph.D thesis (2001)

  12. 频谱分辨的泵浦－探测光谱技术 罗莉、周建英等，JAP 89, 8342 (2001)

  13. 空间分辨的泵浦－探测光谱技术 桑海宇博士论文

  14. 偏振分辨的泵浦－探测光谱技术 桑海宇博士论文 信号与偏振态的依赖关系： 悬而未决的课题

  15. 相位分辨泵浦－探测光谱技术 相位分辨可以有泵浦－探测光谱方法确定，也可以有自由感应衰减确定； 相位分辨所需的分辨率必须在波长范围（ ）； 在测量过程中，麦克尔逊干涉仪的两臂会经受不同的干扰，引起随机相位起伏，可用差分方法予以消除（陈磊硕士论文）； 消除随机相位也可以采用压电晶体控制的方法（王自鑫硕士论文） 余向阳、周建英等，APL 73, 3321 (1998)

  16. 时间分辨的泵浦－探测光谱技术 在泵浦－探测光谱的基础上，进一步对探测光进行时间 分辨分析 本实验为稀土晶体中的泵浦-探测信号 李鸣，赵霁等，待发表

  17. 自由感应衰减的原理与技术 仅需求解布洛赫方程，并 采用极化强度相干涉原理 驱动光场为： 二光场产生的极化强度 相互干涉，由粒子数随 随延迟时间的变化规律， 即可求出T1，T2等参数 粒子数记录方法：荧光，光电流等

  18. 稀土固体材料中的吸收光谱与自由感应衰减 罗琦、周建英等， JCP， 114, 1870 (2001) 1 激发谱与自由感应衰减满足傅氏变换关系 ； 2 稀土固体常温或液氮温区有长的退相时间； 3 多电子态激发导致量子拍或极化拍（有待进一步研究） 4 本测量可以确定电子－声子的相互作用强度（黄李因子）

  19. 超快四波混频技术 对于泵浦-探测激光光谱，相干与非相干极化强度均影响探 测光的变化。四波混频只记录相干极化强度的变化。

  20. Self-induced-transparency: experimental set-up

  21. EIT experimental set-up Could it be possible to extend the measurement to fs region?

  22. MBE Machine

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