《基於階梯鏡和超連續白光的單脈衝泵浦-探測光譜技術》是依託西安交通大學，由閆理賀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於階梯鏡和超連續白光的單脈衝泵浦-探測光譜技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：閆理賀
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
飛秒時間分辨泵浦-探測技術是研究分子超快動力學過程的重要手段。在光化學、光物理反應等不可逆過程研究中，由於反應物耗盡、生成物累積等因素影響，傳統的飛秒泵浦-探測技術面臨種種困難。為此，本項目提出一種基於階梯鏡和超連續白光的實時泵浦-探測光譜技術，該技術可實現在單個飛秒-皮秒脈衝時間內完成具有時間-波長分辨的二維圖譜測量，同時還具有時間解析度高、動態範圍大等優點。本項目主要研究內容包括：通過研究飛秒泵浦-探測測量中自衍射等相干效應的抑制技術，提高泵浦-探測的信噪比；通過研究飛秒雷射誘導超連續白光產生及其傳輸過程中的啁啾特性的量化與調控技術，提高測量系統的時間解析度和信噪比；研製基於階梯鏡和超連續白光的時間和波長二維分辨的單脈衝泵浦-探測測量系統，系統的時間解析度優於200 fs，測量動態範圍在亞皮秒~數百皮秒內可調。
結題摘要
飛秒時間分辨泵浦-探測技術是研究分子超快動力學過程的重要手段。在光化學、光物理反應等不可逆過程研究中，由於反應物耗盡、生成物累積等因素影響，傳統的飛秒泵浦-探測技術面臨種種困難。本項目提出了一種基於階梯鏡和超連續白光的泵浦-探測光譜技術，可實現在單個飛秒-皮秒脈衝時間內完成具有時間-波長分辨的二維圖譜測量，同時還具有時間解析度高、動態範圍大等優點。項目取得的創新性研究成果如下：1、研究了飛秒雷射誘導超連續白光產生與啁啾量化及調控技術，在透明介質中產生了均勻穩定的超連續白光，利用超快光克爾門測量了超連續白光的啁啾特性，通過改變雷射功率、聚焦程度等參數實現了白光啁啾特性的調控。提出一種基於微透鏡整列聚焦和整形的高功率白光產生方法，使超連續白光的功率提升了兩個量級。2、提出一種飛秒時間分辨單脈衝泵浦-探測光譜測量新方法，可在單個脈衝時間內實現具有飛秒時間分辨的泵浦-探測光譜測量；利用該方法實現了不同材料的單脈衝時間分辨光克爾效應測量，不僅具有傳統方法時間解析度高（可優於100 fs）的優點，同時有效解決了普通泵浦-探測技術中存在的無法觀測光誘導不可逆反應的問題。3、研究了飛秒時域泵浦-探測測量中自衍射等相干效應的干擾，提出通過調控泵浦光偏振角度與脈衝能量來抑制自衍射效應的新方法。研究發現，自衍射效應的貢獻隨著偏振角度的增大而減小，而隨著泵浦光功率的增加而增大；因此我們提出，通過降低泵浦光功率和增大偏振角度可以有效抑制自衍射效應對泵浦-探測光克爾測量的影響。4、建立了基於階梯鏡的單脈衝超快成像系統，將該技術與普通光克爾門選通技術相結合，實現了超短雷射脈衝在介質中傳播動力學過程的單脈衝、多幀、高時間分辨成像；利用該方法研究了單個飛秒雷射脈衝在透明介質中傳播時，由於自聚焦、自相位調製、“成絲”等非線性效應引起的脈衝時間和空間特性的變化，成像時間解析度可優於200 fs，空間解析度優於2 μm，幀頻高達1 THz。
