二羰基茂铁二聚体[CpFe(CO)2]2的中红外泵浦探测光谱

利用一维稳态红外光谱和5-μm泵浦探测红外光谱手段,结合量子化学计算,以非桥连三价羰基为探针,研究了二羰基茂铁二聚体[CpFe（CO）2]2在二氯甲烷中的结构和振动动力学.结果表明,[CpFe（CO）2]2两个主要结构（顺式cis和反式trans摩尔比为1.7）的振动态寿命和转动动力学都有一定不同.两种结构的两个羰基振动激发态的指数衰减过程都有一个〈1ps的快组分和一个-20ps的慢组分.我们认为前者与宽带激发所产生的振动相干态的快速失相过程有关,而后者属于典型的C≡O伸缩振动态寿命.此外,cis结构与溶剂的较强作用使得其转动衰减较慢.结果表明,非桥连羰基的红外吸收频率和振转动力学对分子结构和溶剂环境都非常敏感.

飞秒激光泵浦-探测热反射系统的建立与调试

建立了用来研究超快传热现象的飞秒激光泵浦-探测热反射系统。利用该系统测量并得到了在140fs(飞秒)超短脉冲激光加热下,50nm金膜的非平衡电子温升引起的反射信号随时间的变化曲线。由于加热光单脉冲能量密度只有5×10^(-3)mJ/cm^2,估算最高温升在10K以内,这有效地减小了由于物性参数随温度变化而引起的误差。论文介绍了在系统的调试过程中,各种因素对实验结果的影响,并对实验结果及数据处理方法进行了讨论。

通过飞秒泵浦探测技术研究PbS纳米颗粒的激发态瞬态动力学过程

利用飞秒泵浦探测技术研究了PbS半导体纳米颗粒复合的S iO2溶胶凝胶薄膜的瞬态动力学过程。通过改变激发探测波长和激发光强度,研究引起PbS半导体纳米颗粒的非线性吸收的两种机制。当激发探测波长选在激子吸收峰附近(620 nm)时,由于激子的饱和吸收引起的光致漂白,当激发波长选在激子能态的低能侧(753,800 nm),同时观察到激子的饱和吸收和双激子效应引起的光致吸收。研究了激子的饱和吸收和双激子效应引起的激发态吸收随激发态电子-空穴对浓度的变化关系,表明双激子效应与载流子浓度有很大关系。在高激发强度下,双激子效应引起的诱导吸收远远大于激子跃迁引起的光致漂白,双激子效应在非线性吸收中起着决定性作用。

飞秒受激拉曼光谱线形:基于泵浦及探测脉冲光的共振条件研究（英文）

在新兴的飞秒受激拉曼（FSRS）光谱中，共振增强效应逐渐地被广泛应用于针对性研究功能分子的结构及动力学．在以技术开发及应用为导向的科研人员的共同努力下，兼备时间及光谱高分辨率的FSRS技术己经被成功地应用于诸多的光敏体系以探究其在分子时间尺度上的工作原理．实际操作中，光谱分析常受带l_于微分线形以及共振条件的选择．本文用室温下化学染料罗丹明6G（R6G）的甲醇溶液为模型，系统性地研究了FSRS光谱线形基于窄带皮秒泵浦及宽带飞秒探测光波长的变化，并首次将拉曼泵浦光的波长从R6G的电子基态吸收峰的红侧连续调谐至蓝侧（648-479nm）．本文观测到了在斯托克斯及反斯托克斯的FSRS谱图中的特征线形组合，以及在同一谱图中从低频到高频振动峰的线形变化，主要源自受泵浦及探测光波长共振状况影响的多个三阶及五阶非线性过程在飞秒至皮秒时域上的竞争．尤其是在观测到的循环线形的产生机理中，拉曼探测光的波长经由热发光（hot luminescence，简写为HL）通道发挥了重要作用．与此同时，拉曼泵浦光与R6G的电子基态吸收峰的精准共振可以有效促进激发态振动模式，和基态相比，它们有增加的峰宽和红移的频率，并在谱图中与共振增强的基态振动模式并存．基于对上述实验的分析，本文讨论了受激拉曼泵浦及探测脉冲光波长的选择调谐策略，通过预共振以获取高信噪比的以吸收线形为主的电子基态和激发态的振动光谱信息，从而进一步将波长可调的FSRS发展成为化学、物理、村料及生物领域的强大且普适的结构动力学研究技术．

飞秒泵浦探测实验数据分析(英文)

陈述了几种获取飞秒泵浦 探测实验数据中的光解动力学信息的解析物理模型 .其中单分量和双分量模型用来解释母体分子的单通道和双通道解离过程 ,另一个单分量模型用来解释碎片分子的解离或去激发过程 .所有模型都结合泵浦

飞秒时间分辨实验中泵浦-探测交叉相关函数的测量和时间零点的确定

飞秒激光技术的出现使得实时探测与跟踪激发态超快弛豫动力学过程成为可能,并能够给出激发态动力学过程清晰的物理图像。而在飞秒时间分辨实验中,泵浦-探测相关函数和时间零点直接影响实验结果的可靠性和准确性。本文结合飞秒激光在分子激发态超快动力学过程中的应用进展,介绍了根据实验条件和要求,在具体实验过程中泵浦-探测相关函数测量和时间零点确定的几种方法。实验中选择可见光作为泵浦光和探测光时,可以通过测定随泵浦-探测时间延迟变化的泵浦激光与探测激光的和频/差频光强来确定泵浦探测交叉相关函数和时间零点;而选择中心波长在紫外甚至真空紫外的激光脉冲作为泵浦光或探测光时,泵浦-探测交叉相关函数通常采用校正的方法测量。

飞秒泵浦探测实验中量子拍频现象的数据处理

应用飞秒时间分辨的泵浦 探测技术结合飞行时间质谱的方法研究1,3 二氯苯分子光解离动力学过 程.对于泵浦 探测数据中的指数衰减过程及量子拍频现象选择合适的模型进行拟合,得到正确的光解动力学信 息.采用图形化编程语言LabVIEW编写程序,其中调用了LabVIEW数学分析程序包中的卷积、去卷积及Leven bergMarquardt最小二乘法拟合子程序等模块,对实验数据进行了处理,得到1,3 二氯苯的第一激发态S1的寿命. 同时也对反映量子相干现象的数据进行拟合,得到量子拍频的频率.

飞秒泵浦-探测激光场中NaI解离和电离的场依赖

利用含时波包方法计算了NaI的基态、激发态和NaI+离子基态的态布居数,全面研究且定量分析了泵浦和探测激光参数对非绝热NaI分子激发、解离和电离几率的影响。结果表明:泵浦激光是分子激发和解离的唯一影响因素,而电离则受泵浦激光和探测激光的共同影响。解离和电离过程相互竞争和共存。弱场强、短波长、窄脉宽和长延时的激光场有利于解离,反之则有利于电离。通过调整激光脉冲的形式,可以控制激发、解离和电离选择。研究结果对分子光谱学具有重要价值,也有助于在实验上实现光学分子控制。

利用飞秒泵浦-探测技术对分子超快动力学过程研究的新进展

本刊讯 飞秒泵浦-探测技术是一种可以在原子运动时间尺度上实时观测化学反应的有力手段，在飞秒泵浦-探测技术基础上发展起来的分子超快动力学是当前分子反应动力学研究领域的热点和焦点之一。武汉国家光电实验室张冰团队一直从事分子超快动力学方面的研究。最近，该团队利用飞秒泵浦-探测技术与飞行时间质谱和光电子影像技术相结合，对碘甲烷分子的B带预解离超快动力学过程进行了研究并取得重大进展。

利用超快光谱与可见/红外双激发荧光对长寿命振动热基态的直接观察

在超快红外光谱测量中观察到的纳秒级弛豫诱导漂白信号被广泛认为是由于红外激发热化产生的局部热效应。本文结合超快红外泵浦/探测、二维红外光谱、可见泵浦/红外探测和超快可见/红外双共振荧光实验,发现甲醇溶液中荧光素二价阴离子的振动热基态寿命出人意料的长,能达到纳秒级.结果表明,在非线性红外实验中观察到的长寿命漂白信号在最初的几纳秒内一定存在这些热基态的重要贡献.类似的机制很可能也适用于其他分子系统,热基态的存在时间能比以往的预期长得多,有可能被应用于调控化学反应.

脉冲激光频域干涉技术在泵浦探测实验中的应用

通过对频域干涉原理的深入研究,本文提出了一种超快时间分辨力的脉冲激光频域干涉技术。采用该技术方法可精确同步泵浦-探测实验中泵浦脉冲和探测脉冲的传输时间,其同步精度与脉冲激光器脉宽相当。本文详细论述了频域干涉技术的系统构成和工作原理,数值模拟了飞秒脉冲激光频域干涉仪的输出信号,指出当频域干涉仪输出的条纹数最少时,两脉冲之间的传输时间差即达到最小,最后通过动态实验验证了理论推导结果。

近红外飞秒激光作用下金膜中的超快电子动力学

利用超快泵浦探测技术,研究了近红外飞秒强激光脉冲作用下,金膜中的超快电子动力学过程。研究发现,800 nm飞秒激光激发后,金膜的瞬态反射率存在一个下降过程。通过对金膜的瞬态反射率光谱进行分析和模拟,发现主要是自由电子弛豫和带间双光子跃迁这两种电子动力学过程综合作用的结果。利用双温模型,模拟了800 nm飞秒激光作用下金膜的温度弛豫和瞬态反射率变化过程,理论计算结果与实验结果符合良好。

不同比例MoS_2、MoSe_2合金的泵浦探测信号对比

近年来,单层Ⅵ族过渡金属氧族化合物成为探索半导体中新奇物理性质的理想研究平台.这些单层直接带隙半导体材料因为多方面独特的性质,引起了人们的广泛关注.本文利用泵浦探测(pump-probe)技术对二硒化钼(MoSe_2)和二硫化钼(MoS_2)的二维合金材料的载流子动力学特性进行了研究.实验结果表明,载流子的弛豫过程会随着混合物MoS_xSe_(2-x)的配置比例发生显著变化.文中对这一结果进行了初步分析,讨论了掺杂对材料载流子散射的影响.因此,可以通过调节MoSe_2和MoS_2混合比例来调控载流子的弛豫时间.

飞秒时间分辨质谱方法研究CF_3I光电离动力学

利用飞秒双色泵浦 探测 (pump probe)飞行时间质谱方法研究了CF3 I分子多光子电离动力学 ,所用泵浦光及探测光的中心波长分别为 2 6 5和 398nm .获得了母分子离子CF3 I+ 信号及其碎片离子CF3 + 和I+ 信号的寿命衰减常数分别为 (96± 7)、(198± 13)和 (16 7± 6 )fs.这些离子产生的多光子通道机理不同 :CF3 I来自 (1+2′)跃迁 ,单光子泵浦光与CF3 IA带共振 ;驭光子泵浦光激发CF3 I分子到 5 pπ7sδ(2 Π1/ 2 )里德伯态 ,单光子探测光电离产生的母分子离子解离产生CF3 + ;I+ 来自 (2 +2′)和 (1+1′ +2′)

飞秒时间分辨实验中相关函数和时间零点的确定

结合飞秒激光在研究分子激发态弛豫动力学中的应用,介绍了几种飞秒时间分辨实验中确定泵浦激光脉冲与探测激光脉冲的相关函数和时间零点的方法.对于波长在可见波段的泵浦和探测激光脉冲,我们可以利用非线性光学的技术手段,探测泵浦光与探测光的和频光的强度随二者间的时间延迟的变化来确定相关函数和时间零点;对于波长在紫外甚至更短的波段的泵浦和探测激光脉冲,由于单脉冲能量比较低,目前还很难利用技术手段来测定泵浦激光与探测激光的相关函数及时间零点,可以利用某些原子气体(如Xe)或某些具有短寿命态的分子作平行实验进行间接测量.

飞秒激光作用下单晶硅表面载流子的超快动力学研究

利用飞秒激光泵浦-探测技术研究单晶硅在不同脉冲能量作用下的瞬态反射率变化,进而分析单晶硅表面载流子的超快动力学过程。实验所用飞秒激光脉冲宽度为120 fs,泵浦光和探测光波长分别为400和800 nm。研究结果表明:飞秒激光作用后,单晶硅表面反射率变化迅速达到峰值,然后经历一个快弛豫过程和一个慢弛豫过程。快弛豫过程包括载流子-载流子散射和载流子-光学声子散射,慢弛豫过程包括载流子复合过程和扩散过程。利用双e指数模型对实验结果进行拟合,求出双e指数系数C及快弛豫时间τf。通过实验数据对比分析发现,泵浦光脉冲能量越大,快弛豫时间越长,所占的比例越大。

飞秒激光在银膜表面诱导亚波长周期条纹的超快成像研究

采用440 nm空间分辨、亚皮秒时间分辨的泵浦探测成像技术,本文研究了800 nm飞秒激光脉冲照射银膜表面后亚波长周期条纹的形成动力学.分析了1~6个飞秒脉冲照射下银膜表面条纹结构的演化过程.第一个激光脉冲在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构;第二个激光脉冲以后表面开始出现亚波长周期条纹,并且在更多脉冲照射时进行纵向和横向生长.条纹在50~70 ps以后开始出现,随延迟时间增加不断加深变长,在演化过程中条纹位置保持不变;形成过程在1 000 ps内基本结束.研究结果表明,飞秒激光在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构在后面的激光脉冲照射表面过程中激发了表面等离激元,进而导致的周期性能量沉积在亚波长周期条纹形成过程中起了关键作用,材料表面的熔化导致了之前形成的条纹变浅以及部分消失.

用于飞秒时间分辨分子反应动力学研究的千赫兹离子／电子速度成像仪

新建了一个用于飞秒时间分辨分子反应动力学研究的离子／电子速度成像仪．通过结合千赫兹的脉冲阀和增强型CCD相机，该成像仪工作频率提高到千赫兹，与商业化的钛宝石飞秒激光系统相匹配，大大提高了气相中飞秒时间分辨分子反应动力学研究的效率．利用该成像仪，初步研究了氨分子在200nm的非绝热光解动力学．飞秒时间分辨的H原子产物平动能谱提供了关于该光解过程丰富的动力学信息．这些结果表明，该千赫兹成像仪将成为用于飞秒时间分辨分子反应动力学研究的重要实验方法之一．

飞秒激光诱导微结构中飞秒时间分辨等离子体的时空动力学过程(特邀)

利用飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像技术研究了不同数值孔径显微物镜聚焦的单脉冲飞秒激光诱导熔融石英微结构中等离子体的瞬态时间-空间演化特性及瞬态电子密度空间分布与激光诱导微结构的联系。实验结果表明显微物镜聚焦的飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度随延时的增加先增大后逐渐减小。当显微物镜的数值孔径为0.45时,飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度的空间位置随延时的增加变化不大,基本都在非线性焦点处,激光在样品中诱导的微结构是点状的;当显微物镜的数值孔径为0.3时,飞秒激光在样品中诱导瞬态峰值电子密度的空间位置随延时的增加逐渐向样品内部移动,激光诱导的微结构是长条状的。此外,不同数值孔径显微物镜聚焦飞秒激光在样品中诱导最大瞬态电子密度的空间位置与激光诱导微结构的位置一致,这说明飞秒时间分辨泵浦探测阴影成像可用于超快激光微加工过程的在线检测,可为超快激光诱导材料微结构的定向调控及加工参数优化提供参考。

飞秒激光激发磁性薄膜产生相干声学声子的研究

飞秒激光脉冲和磁性薄膜中的MnIr层相互作用激发了初始相位为90°,在薄膜中传播速度为4 300 m/s的相干声学声子,该声学声子的振动频率与激光能量密度无关,与该磁性薄膜总厚度成反比.相干声学声子的产生机理可能为飞秒激光激发磁性薄膜的电子,使电子温度急剧上升,随后由于激光吸收而强度减弱形成了一个瞬间的随深度增加而减小的电子温度梯度,使晶格在深度方向相干振荡,即激发了声学声子.另外,外磁场的变化对声学声子的频率的影响在实验误差范围内,说明磁相互作用和晶格中的电相互作用相比是非常弱的.