瞬态激光全息干涉计量与测试设备的研制与开发

文中论述了瞬态激光全息干涉计量的基本理论和在工程测量时需要解决的关键技术 ;简要地介绍了几种瞬态激光全息干涉计量的应用实例 ,对新近研制、开发的瞬态激光全息干涉计量的测试设备作了详细介绍。文章共分四部分 :1)离轴光全息的物理过程和简要数学描述 ;2 )瞬态激光全息干涉计量的关键技术 ;3)介绍几种典型的测试设备 ;4 )讨论。

THz射线产生技术及应用最新进展

THz电磁脉冲是由超短激光脉冲选通半导体光导开关后产生的超宽频带电磁辐射 ,在很多基础研究领域、工业应用领域以及军事领域中有相当重要的应用。作者就THz电磁脉冲的产生技术、探测技术作了较全面的评述。对其若干重要应用研究成果包括THz时域光谱技术(TDS)、THz二维成像技术等也进行了分析。

超快微光分子光谱探测技术研究

按照超快极微弱分子吸收光谱学 ,荧光光谱学 ,时间分辨光谱学以及偏振荧光光谱学探测特性 ,设计、集成组建了能够探测紫外 -可见 -红外快到飞秒时间分辨的单分子光学事件的激光瞬态光谱仪 其光源有从 30 0nm到 30 0 0nm连续可调的飞秒激光器、纳秒氢灯及连续氙灯 光谱分辨率达 0 .0 5nm ,在泵浦探测差异吸收下有小于 15 0fs的时间分辨率 谱仪能够实时给出光谱曲线及生物分子组分寿命 利用该谱仪探测了PSⅡCC ,PSⅡRC的能量传递动力学 在 83K温度下PSⅡCC中的 β Car分子接收 5 0 7nm光能 ,以单步跃迁和随机转移的方式通过Chla6 41 56 37/6 38分子传递光能到反应中心Chla6 83 26 80 /6 81,平均传能时间为 77ps ,有 5 9.94 %的组分用 35 5ps时间电荷重组 在PSⅡRC中的 β Car分子接收 5 0 7nm光能 ,由Chla6 41.56 37/6 38分子传递光能通过Chla6 78.26 75.5到反应中心 ,平均传能时间为 88.5ps 在 83K温度下 ,反应中心复合物离子对 [P6 80 + ·pheo ]平均再复合寿命为 19.

三维光数据存储技术

不断提高存储介质的存储容量和存储密度是信息科学的研究热点之一,在三维空间中进行数据存储将大幅度提高存储密度和存储容量,是实现超高密度光存储的有效方法。介绍了双光子吸收光存储、光谱烧孔光存储、激光全息存储和透明介质的飞秒脉冲体存储等三维光存储的进展、数据存储的原理以及各种存储方法有待解决的问题。

皮秒分辨荧光光谱测量的延时分幅扫描单光子计数技术

介绍并分析了我们创建的一套以雪崩光电二极 (APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置 ,该装置具有高信噪比和高灵敏度 ,可对 5 pw的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术 ,最大限度地发挥光电探测器优越性 ,将系统的时间分辨率提高了 16 7倍。

飞秒激光探测PSⅡ高效传能途径和技术研究

采用可独立调谐的单色、双色以及三色飞秒激光光谱学、能量传递动力学和瞬态荧光动力学 ,研究了PSⅡ能量传递及转化的微观机理 .结合国内外电子结晶PSⅡ二维结构和三维结构图 ,确定了激发能从LHCⅡ ,通过CP2 9、CP2 6、CP2 4和CP47、CP43分别传递到达反应中心的途径 .对独立调谐的双色、三色飞秒激光探测技术进行了探索性研究 ,结果表明 ,利用多激发态光谱学、选择性超快时间分辨率光谱学和程控飞秒光化学反应动力学可有效进行光合作用微观机理的超快过程研究 .

机载激光测深中激光传输通道的光学特性

光在海洋中的传输特性对于机载激光测深有着重要的意义。本文从分析海水对光的吸收和散射的特性出发 ,对机载激光测深的海洋传输特性进行细致的讨论 。

细菌视紫红质光学图像存储的灰阶特性研究

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,BR)是一种具有优良光致变色特性的光敏蛋白分子,具有极好的抗疲劳性和高的光转换量子效率,可用于光学图像信息的获取和存储。文章讨论了BR分子膜在受到随空间位置变化的光强调制下,BR分子膜光吸收变化量的空间分布及其与存储图像灰度分布之间的关系;建立了BR灰度图像存储特性实验系统,并对BR-D96N薄膜存储的光学图像灰阶特性进行了实验研究,实验表明BR薄膜图像存储具有出色的灰度表现能力。

激光触发光导开关产生超短电磁脉冲的实验研究

本文介绍了用光导开关和微带线结构产生电脉冲的实验装置,研究了激光能量和偏置电压对光导开关输出超短电脉冲的影响和三种尺寸光导开关的特性,测得了一种低掺杂Cr:GaAs材料的载流子寿命约为1.8ns,显示了这种装置用作高速光探测器的可能性。

从捕光天线到反应中心分子能量传递研究

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ中捕光天线LHCⅡ内Chla分子和 β Car分子传递光能到反应中心的时间特性 ,实验测得Chla分子用了 2 5 ps ,β Car分子用了 2 5 0 ps 理论研究得出 :2 5 ps是相邻Chl分子之间随机转移传能的时间常数 ,2 5 0 ps是LHCⅡ内相邻 β Car分子 ,通过Chla分子单步F rster共振传递、Dexter电子交换机制、激子转移把能量转移到反应中心的总时间 理论计算与实验结果基本符合 。

飞秒脉冲在透明材料中的三维光存储及其机理

使用经钛宝石啁啾脉冲放大的脉冲宽度为 2 0 0fs、波长为 80 0nm、重复频率为 1kHz的超短脉冲激光束 ,紧聚焦到熔融石英中实现了三维逐位式光数据存储 ,记录下 2 0层三维数据位点 ,利用CCD和数码相机对数据位进行了观察 讨论了飞秒超短脉冲与透明介质的相互作用 ,以及产生等离子体的雪崩电离和多光子吸收电离的机理 实验结果表明

飞秒激光脉冲诱导透明介质的非线性吸收和折射率改变轮廓研究

实验研究了飞秒激光脉冲诱导熔融石英的非线性吸收特性 ,利用激光诱导自由电子等离子体浓度取决于多光子吸收系数和入射光强的关系 ;数值模拟了激光诱导折射率变化区域的大小 ,结合非线性吸收机理和飞秒激光脉冲与介质的相互作用 ,解释了飞秒激光脉冲超精细加工不受衍射极限的约束 ,可实现纳米级加工的机理 结果表明 ,电介质的电离能越大 ,飞秒脉冲诱导的折射率变化区域就越小 ,但要求的激光脉冲能量也越大 ;

从核心天线到反应中心分子传能研究

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ核心复合物内 β Car分子和Chla分子传递光能到反应中心的时间特性 实验测得 ,在CP4 7中的β Car分子用了 15 0ps ,Chla分子用了 15ps ;在CP4 3中β Car分子用了 16 0ps ,Chla分子用了 2 0ps 利用超快光谱动力学实验曲线 ,理论计算出在核心天线中 β Car分子到Chla 6 6 2之间的能量传递速率为 1.18× 10 12 s- 1,β Car分子到相邻 β Car分子之间按速率 1.14× 10 12 s- 1传递能量 理论研究得出 ,在核心天线中 β Car分子接收到光能 ,以Dexter电子交换机制和F rster共振传能机制进行激发能传递 ,最后由Chla分子把能量传递到反应中心 ,在CP4 7中用了 139ps ,在CP4 3中用了 15 2ps 理论研究表明 ,在核心天线中 ,Chla分子接收到光能之后 ,以随机转移方式将能量迅速传递到反应中心P6 80 ,在CP4 7中用了 16 .8ps ,在CP4 3中用了 18ps 理论研究与实验研究基本符合.

激光导致的透明固体损伤模型

详细分析了描述激光导致损伤的“移动的损伤”模型 ,发现该模型不适用于常见的飞秒激光对绝缘性透明固体材料处理的情况 (如 :80 0nm的 10 0fs激光脉冲 ,0 .65NA紧聚焦系统 ) ,此时脉冲与物质间相互作用区域和聚焦系统的瑞利长度可以比拟 对模型做了改进 。

PSⅡ颗粒复合物低温荧光光谱特性

为了获得低温下PSⅡ颗粒复合物色素分子间的能量传递信息 ,运用荧光激发谱及荧光发射谱对 2 73K温度时不同波长光激发下菠菜的PSⅡ颗粒复合物的荧光光谱特性进行了研究 ,分析得出荧光强度的大小与激发光的波长有关 ,在实验所采用的激发波长中 ,4 36nm的光激发产生的荧光强度最大 ,5 2 0nm的最小 在能量传递过程中Chla分子的荧光效率最高 ,Chlb分子次之 结合吸收谱分析还发现在PSⅡ颗粒复合物中至少存在四种具特征吸收的Chl分子 :Chla6 6 16 6 0 ,Chla/b6 726 6 9,6 70 ,Chla6 826 80 ,Chla6 906 87 对 4 36nm光激发所得到的荧光发射谱进一步经高斯解析后得到五个光谱组分 :6 6 1nm ,6 72nm ,6 82nm ,6 90nm ,730nm ,所占的比例分别为 4 .75 % ,9.89% ,4 3.18% ,2 2 .0 8% ,2 0 .10 %

温度对PSⅡCP4 7/D_1 /D_2 /Cytb559复合物荧光光谱特性的影响

采用激励光源为 5 14 .5nm的分幅扫描单光子计数荧光光谱装置对经 2 0℃、4 2℃和 4 8℃不同温度处理后的反应中心复合物CP4 7/D1/D2 /Cytb5 5 9的荧光光谱特性进行了研究 .经解析 ,获得不同温度处理后 ,CP4 7/D1/D2 /Cytb5 5 9复合物最大峰值未发生变化 ,均在 6 82nm ,说明Chla6 70的能量都由Chla6 82接收 ,但损耗愈来愈小 ,在 4 8℃时 ,损耗程度最小 ,而其荧光百分比未发生多大变化 .振动副带～ 70 0nm和～ 74 0nm的中心波长都发生蓝移 ,在不同温度下分别为 :2 0℃ 70 3nm ,74 9nm ;4 2℃ 6 97nm ,74 4nm ;4 8℃ 6 94nm ,74 0nm .因此可以推测温度的升高 ,影响了CP4 7/D1/D2 /Cytb5 5 9色素蛋白的二级结构以及色素分子的空间位置 ,使最大峰值处的荧光强度逐渐降低 ,振动副带逐渐蓝移 .4 2℃的温度已造成影响 ,4 8℃影响较大 .

掺Er^(3+)光纤环腔激光器的初步研究

本文报道采用环形腔使用偏振灵敏性光纤隔离器（Ｐ－ＳｅｎｓｉｔｉｖｅＩＳＯ）构成的掺Ｅｒ３＋光纤激光器的激光输出特性研究结果．用９７６ｎｍ激光作为泵浦激光获得了０．４２ｍＷ最大功率、中心波长１．５２８７μｍ的激光输出，阈值泵浦功率１７ｍＷ．在改变腔内光纤偏振控制器（ＰＣ）的状态时，输出激光光谱分裂为二个分立的峰值，波长分别为１．５３１７μｍ和１．５５０２μｍ．

光系统Ⅱ核心天线CP47热稳定性的荧光动力学

采用激励光源为 4MHz、5 14.5nm的分幅扫描单光子计数荧光装置对从菠菜中分离提纯的核心天线CP4 7的热稳定性进行研究 ,得到经 2 0℃、4 2℃和 4 8℃处理后的动力学三维荧光谱 .它们在最大峰值处的时间常量及其chla分子发射荧光的效率分别为 :2 0℃ :2 .84 9ns( 4 3.60 % ) ,4 .0 2 4ns( 35 .37% ) ;4 2℃ :2 .10 7ns( 5 1.11% ) ,3.65 7ns( 37.5 9% ) ;4 8℃ :3.80 1ns( 36.69% ) ,4 .0 149ns ( 34 .68% ) .因此 ,在CP4 7中存在有 2组处于不同聚合状态的chla分子 ,3个处理温度中较短的时间组分属于 2组中处于同一种聚合状态色素分子之间chla→chla→chla基态的能量传递时间 ,较长的时间组分属于 2组处于不同聚合状态色素分子之间chla→chla→chla基态的能量传递时间 .CP4 7中 ,2 0℃～ 4 2℃之间的温度对蛋白质空间结构的影响较小 ,与蛋白质结合的 2种结合状态的chla分子之间的空间位置改变也较少 .而 4 2℃～ 4 8℃之间的温度引起较大的蛋白质空间结构和与蛋白质结合的 2种结合状态的chla分子之间的空间位置改变 .

啁啾脉冲激光放大的数值分析

从Ｍａｘｗｅｌ波动方程出发，建立了描述脉冲在啁啾放大系统中传播的非线性薛定谔方程；采用数值计算，系统地分析研究了放大过程中的各种效应对脉冲的影响，给出了啁啾脉冲在频域、时域内及放大压缩后脉冲信噪比的动态演化特征；讨论了展宽器附加色散量在放大过程中的影响。

PSII高效传能超快微观机理研究

在飞秒、皮秒时间分辨泵浦探测光谱学、荧光动力学、能量传递动力学研究基础上，确立了PSⅡ各功能单元激发能传递途径，由主外周天线LHCIIb吸收太阳能，通过次外周天线CP29，CP26，CP24，经内周天线CP43和CP47分别传递到反应中心D1－D2－Cytb559。利用四能带理论解析研究了PSII激发能传递机理和规律，利用四能级理论解析研究了天线复合物内部激发能传递过程。最后理论计算了PSII核心天线CP43及CP47中β－Car到Chla分子间激发能传递效率，分别为47．5％和66．5％。