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我中心飞秒激光器配套光学平台完成改造升级

发布日期: 2019-01-17

  2018年度,微纳中心对飞秒激光器配套光学平台进行了更换升级。新配备的拼接气浮隔震光学平台可有效滤除外界振动,提高激光器输出和飞秒测试光路的工作稳定性。新平台提供了9平方米的光路搭建空间,为原有光学平台的两倍,且光路搭建区与激光器在同一刚性平面内,最大限度地保证了高时间分辨光学测试的稳定性。我们结合微纳中心在样品生长及制备方面地优势在飞秒激光测试区搭建了微区泵浦探测系统(pump-probe)、微区二次谐波测量系统(SHG)以及时间分辨荧光测量系统(TRPL)。以上测试光路的时间分辨率可达150飞秒,空间分辨好于1微米,可对二维材料载流子动力学、激子动力学、光吸收特性等物理过程进行深入研究。

  

  图为搭建的基于飞秒激光器的微区泵浦探测系统、微区二次谐波测量系统和微区时间分辨荧光测量系统

  飞秒瞬态吸收技术是一种常用的飞秒时间分辨泵浦探测(pump-probe)技术。该方法利用一束泵浦脉冲激光激发被测样品,使其化学或物理性状发生改变,该变化往往伴随着新的吸光组分即瞬态组分(transient species)的产生;然后应用另一束脉冲光探测样品被激发后所产生的吸光度变化,即瞬态吸收。通过改变泵浦和探测光之间的延时,可以得到样品在光激发后不同延迟时刻的瞬态吸收光谱,再经过解析就能获得和瞬态组分产生及衰减相对应的光谱和动力学信息。飞秒时间分辨光谱能够探测到电子激发态的大部分动力学信息,因而被广泛应用于如能量传递、电荷转移、电子态与振动自由度耦合、构型弛豫和异构化过程等的研究。

  随着飞秒脉冲激光器逐步商业化、集成化,飞秒时间分辨荧光探测技术不断发展。不同于飞秒时间分辨泵浦探测技术,超快荧光探测手段可以最直接地反应被测样品的最低激发态信息,广泛地应用于光物理、 光化学研究领域。通常情况下,分辨率达到飞秒量级的荧光探测手段并不用于测量样品的荧光寿命,这种手段更多地用于探测样品被激发后初始时段的能量转移,非自由弛豫状态下的发射,非平衡态下的发射等行为。这些行为包括电子弛豫、振动弛豫、溶剂化过程以及其他影响荧光发射强度的非辐射弛豫过程。

  主要技术参数

  工作温度:4—500 K

  时间分辨率:150 fs

  探测时间范围:1—2000 ps

  泵浦光波长:290—1000 nm

  探测光波长:290—2600 nm