瞬态光栅衍射法紫外单次自相关仪的研究

为解决紫外超短脉冲激光测量中面临的问题,采用简并四波混频瞬态光栅衍射法,建立了紫外单次自相关仪。利用该仪器对掺钛蓝宝石激光的倍频光、三倍频光和KrF准分子激光进行了测量研究。结果表明:该仪器能实时、单次地获取激光的脉宽,并能实时显示脉宽的变化和波形的调制,其波长范围为248~400nm,时间范围为5ps。

一种花菁染料超薄膜的激光诱导瞬态光栅

采用旋涂法制备了一种五甲川花菁染料的超薄膜,利用激光诱导瞬态光栅的方法研究染料薄膜的三阶,乃至更高阶的非线性光学特性。通过理论计算得到了该样品在不同浓度下的非线性光学信号的响应时间(59～102 ps),分析表明花菁染料五甲川链上的π-π~*电子跃迁是引起该染料薄膜非线性光学效应(20.5×10^(-13)esu～30.3×10^(-13)esu)的主要原因。研究结果表明激光诱导瞬态光栅是研究介质高阶非线性光学特性一种非常有意义的实验方法。

基于光致瞬态光栅测量液体内的声速

光束通过瞬态布拉格光栅,其衍射光的强度发生周期性变化,变化频率即为介质密度振荡的频率,由此可以测量介质中的声速.利用光致瞬态光栅测量了常温、常压条件下硝基苯和乙醇中的声速,分别为1 455m/s和1 136m/s,与文献报道结果相符.光学非接触式的声速测量方法,便于与其他装置联合使用,可用于观测高温、高压等极端条件下液体中的声速.

凝聚相材料分子解离动力学的飞秒瞬态光栅光谱研究

凝聚相条件下,受分子间相互作用的影响,分子的解离机理通常不同于孤立分子.如何在凝聚相材料中有效地监测分子反应的进程和产物是目前急需解决的一个技术难题.本文介绍了飞秒瞬态光栅光谱技术在凝聚相材料解离动力学研究中的应用.作为相干光谱技术的一种,瞬态光栅光谱的信号强度高、无背底,因此能够有效地鉴别体系中的微量反应产物.通过对碘甲烷、硝基甲烷等模型体系的研究,验证了瞬态光栅技术不仅能够在时域上给出电子态的弛豫信息,还能够在光谱上同时监测反应物和产物以及分子或基团的振动.凝聚相条件下的解离动力学研究对于了解生化、爆炸等反应的机理有非常重要的意义,因此飞秒瞬态光栅技术在这方面具有广阔的应用空间.此外,作为一种非接触的诊断技术,瞬态光栅很容易和高温、高压等条件结合,因此瞬态光栅技术在研究材料的相变动力学、高压合成等方面也具有潜在的应用价值.

利用激光感应瞬态光栅研究超快弛豫现象

文中采用三能级速率方程和 Maxwell 方程理论导出可调谐激光感应瞬态光栅在第 i 能级上的衍射效率η_i(Δω)与能级寿命τ_i 的关系式,并对衍射线型η_i(Δω)进行讨论和分析。同时报导了我们对孔雀绿(Malachite Green)水溶液的纵向弛豫时间 T_1的实验测量结果。

飞秒激光诱导瞬态光栅多级衍射

瞬态光栅测量法是一种时间分辨四波混频技术 ,它是研究介质非线性特性一种重要的手段。这种瞬态光栅测量方法对任何导致介质折射率改变相当灵敏 ,因而被广泛应用于研究物理和化学动力学过程。在介质中 ,当两束泵浦光在空间和时间上重合时 ,就构成一个光栅 ,光栅空间周期Λ=λex/ 2sin(θ/ 2 ) ,λex 是激发波长 ,θ是两束激发光束之间的夹角。另外一束探测光 (时间延迟 )被这个光栅衍射 ,在布拉格衍射角度上产生一束相干光。在这种情况下 ,这个光栅形状是正弦的 ,而且只有一级衍射信号产生。然而 ,在超快超强激光 (飞秒脉冲 )作用下 ,可能在光栅亮区域里诱导一种“溶解态” ,这样光栅形状将不再是正弦的 ,多级衍射信号可能产生。本文我们用飞秒激光诱导瞬态光栅方法研究TeO2 -Nb2 O5-ZnO -CeO2 玻璃的多级衍射。在零延迟共有五级衍射信号可以被观察到 ,它们的强度关系如下 :I1>I2 >I3≈I4 ≈I5。随着正负延迟时间的增加 ,衍射信号从高级到低级逐渐消失。我们把这个负的时间延迟信号归结为由于局域场相互作用。这种多级衍射起因于在介质中光栅形状不是正弦的。根据实验数据 ,我们模拟了光栅形状的演化过程 ,随着正负延迟时间的增加 ,光栅形状将从非正弦变成正弦 。

超快时间分辨多元瞬态光栅光谱实验

简述了超快时间分辨多元瞬态光栅光谱的实验原理、装置和光路图,观测了多元瞬态光栅在Rhodamine 6G(Rh6G+)/N,N-diethylaniline(DEA)体系中的超快光致电子转移的物理过程.实验结果表明:使用超快时间分辨多元瞬态光栅光谱技术在440nm处得到的DEA+动力学很好地描述了从DEA+到Rh6G+*的前向电子转移.

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.

基于三维简并四波混频的PDT光敏剂HA瞬态光栅特性研究

竹红菌甲素(hypocrellin A,HA)具有丰富的激发态特性,有可能在新型光动力疗法(PDT)光敏剂、激光染料和新型光电器件方面有一定的应用前景。利用瞬态光栅技术研究了竹红菌甲素分别在不同极性和粘度溶剂中以及溶剂本身的瞬态光栅特性,把其瞬态光栅的超快过程归结为竹红菌甲素质子转移形成的过渡态TS*的衰减,得出过渡态TS*瞬态光栅的寿命为10.5 ps。竹红菌甲素分子的质子转移过渡态TS*瞬态光栅寿命不受溶剂极性和粘度的影响。

本征砷化镓量子阱的瞬态自旋光栅中电子自旋扩散研究

利用瞬态自旋光栅方法,在室温下实验研究了本征GaAs量子阱中电子自旋扩散的动力学过程.测得了不同周期的瞬态自旋光栅的衰减率,根据普遍认同的公式:Γ=q2Ds+l/τs,计算得到电子自旋扩散系数Ds=104 cm2/s,以及电子自旋弛豫时间τs=46 ps.测得的电子自旋扩散系数与文献报道的N型GaAs量子阱的实验测量结果相吻合,说明样品导电类型对电子自旋扩散系数没有显著影响.而电子自旋弛豫时间τs=46 ps与由饱和吸收方法测得的结果:τs=103 ps有明显区别.进一步分析了自旋光栅调制度随时间的衰减规律,对自旋极化衰减率公式:Γ=q2Ds+l/τs进行了修正.

DMSO溶剂中All-trans-astaxanthin激发态的飞秒时间分辨光谱

基于飞秒时间分辨瞬态吸收和多元瞬态光栅光谱技术对全反式Astaxanthin(AXT)在DMSO溶剂中的超快激发态弛豫动力学进行了观测.结果表明,光激发后AXT/DMSO体系直接发生S_0→S_2跃迁,基态漂白对应光谱范围为420~550nm.由S_2→S_1的内转换过程发生的时间常数为120~160fs.S_1态激发态吸收对应的光谱范围为550~740nm,基态漂白恢复过程对应的是S_1→S_0的内转换过程,其时间尺度为4.50~5.50ps.

瞬态自旋光栅系统的建设及其在自旋输运研究中的应用

简要介绍了瞬态光栅系统原理及光路的建设,包括瞬态光栅的产生与探测.采用了外差探测法(heterodyne detection),大大提高了信噪比.利用瞬态自旋光栅系统,研究了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs单量子阱中自旋输运特性,测得室温下电子自旋的扩散常数Ds=55.1cm/s.

紫外超短脉冲激光的单次测量

利用瞬态光栅衍射法研制了一台单次频率分辨光学开关激光参数测量仪,可以对脉宽范围在10ps以内的紫外超短脉冲激光进行单次测量。利用该仪器对重复频率为10Hz的放电泵浦和单次运行的电子束泵浦KrF准分子激光器的输出脉冲分别进行了单次测量,结果表明:对于放电泵浦,当系统工作在零啁啾附近时,脉冲波形和光谱分布较规则,相位分布起伏较小,当系统偏离零啁啾状态时,脉冲波形和光谱分布不再规则,并且相位分布为抛物线结构;对于单次运行的电子束泵浦,脉冲波形具有多峰结构,光谱具有复杂的调制,脉宽约为2ps,带宽约为1.3nm,相位分布为抛物线结构。

基于InP的全光高速相机的理论和实验研究

为了评估基于瞬态光栅的全光高速相机系统中激发光强与图像信号之间的对应关系,验证基于磷化铟(InP)建立该相机的可行性。针对InP材料从理论上分析了从光子入射激发载流子,到载流子影响折射率,再到折射率影响衍射效率过程中各物理量值之间的关系;并建立了基于衍射光收集的图像探测系统获取InP内部的瞬态光栅分布图像。理论结果给出了针对InP材料的激发光强与载流子浓度的关系,探针激光为1064nm时载流子浓度与折射率之间的关系,以及瞬态光栅为矩形光栅时折射率与衍射效率之间的关系,特别指出在基于InP和1064nm探针激光的高速相机系统中,若时间分辨为1ps量级,对于532nm激发光,系统的灵敏度为1.3×105 W·cm-2量级。实验结果证明了基于InP和1064nm探针光可以建立全光高速相机系统,并根据所获得图像得出系统的空间分辨好于5.04lp/mm。

掺铒光纤激光器线宽压缩技术的研究

研究掺铒光纤激光器上实现的超窄线宽单模激光输出.对复合环形腔压缩激光线宽的原理进行了理论分析,讨论了有源复合环形腔参数对激光理论极限线宽产生的影响,并对影响激光线宽的关键参数进行了实验验证,获得了稳定的单纵模激光输出,其线宽小于100 Hz,输出最大功率可达2.779 mW.

30 Hz单模超窄线宽光纤激光器

介绍利用光子注入锁模技术在掺铒光纤激光器上实现了超窄线宽单模激光输出;对光子注入锁模技术压缩激光线宽的原理进行了理论分析,讨论了饱和吸收形成的瞬态光纤光栅的参数对激光线宽产生的影响,实现了高边模抑制比的激光输出.在实验中,通过调节泵浦功率,获得了稳定的单纵模及多纵模激光输出,测量显示输出激光的线宽为30 Hz,输出最大功率可达2 mW,多纵模时自由光谱范围FSR为1.875 kHz.

激光参数、测试及设备

TN24 95031584利用激光感应瞬态光栅技术测量超短激光脉冲宽度=Duration measurement of ultrashort laserpulse using the technique of transient gratinginduced by laser[刊,中]/杨延强,费浩生,艾希成,韩力,魏振乾(吉林大学物理系.吉林,长春(130023))∥光学学报.—1994,14(8).

Investigation of Intrachain Exciton Diffusion of MEH-PPV in Solution with Different Polarity

Femtosecond time-resolved transient grating technique was adopted to insight into the intra-chain exciton diffusion of MEH-PPV in solution with different polarity. Broadband white-light continuum was introduced as the probe to observe the transient absorption and the femtosecond time-resolved transient grating information simultaneously. The vibrational dephasing behaviors, single exciton relaxation, and population relaxation dynamics of MEH-PPV were systematically investigated. The result shows that the relaxation processes of the sample solution will be accelerated in the solvent with larger polarity.