飛秒瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)的核心系統(tǒng)構(gòu)成

更新時(shí)間：2026-01-21

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飛秒瞬態(tài)吸收光譜系統(tǒng)以飛秒激光技術(shù)為核心，采用全光學(xué)閉環(huán) + 精密電控 + 智能數(shù)據(jù)分析的一體化架構(gòu)，核心由飛秒激光光源、光路調(diào)控、樣品測(cè)試、光譜探測(cè)、電控與數(shù)據(jù)處理五大模塊組成，各模塊高度協(xié)同、精準(zhǔn)匹配，共同決定系統(tǒng)的時(shí)間分辨率、光譜檢測(cè)精度與信號(hào)靈敏度，整體為無(wú)機(jī)械接觸式設(shè)計(jì)，盡可能避免對(duì)樣品超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程的干擾，以下為各模塊核心技術(shù)規(guī)格與功能定位：

飛秒激光光源模塊是系統(tǒng)核心，主流為飛秒鈦藍(lán)寶石激光器，輸出脈沖寬度≤100fs、重復(fù)頻率 80~1000Hz，基礎(chǔ)波長(zhǎng)覆蓋 700~900nm，搭配光參量放大器（OPA）可拓展至 200nm 以上紫外及 5μm 以下中紅外波段。激光經(jīng)分束器分為兩路，強(qiáng)泵浦光用于激發(fā)樣品產(chǎn)生激發(fā)態(tài)，弱探測(cè)光為白光大連續(xù)，用于檢測(cè)樣品激發(fā)后的光譜變化，是實(shí)現(xiàn)飛秒級(jí)時(shí)間分辨的基礎(chǔ)。
光路調(diào)控模塊是時(shí)間精準(zhǔn)控制的關(guān)鍵，含精密電控平移臺(tái)式延遲線（時(shí)間延遲精度≤1fs）、分束器、濾光片、偏振片及聚焦透鏡，可精準(zhǔn)調(diào)控泵浦光與探測(cè)光的時(shí)間延遲、光強(qiáng)、偏振方向，保證兩束光在樣品檢測(cè)位置空間重合（偏差≤μm 級(jí)），同時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求調(diào)節(jié)光的聚焦程度，適配不同樣品的激發(fā)與探測(cè)要求。
樣品測(cè)試模塊適配多類(lèi)型樣品檢測(cè)，核心含石英 / 藍(lán)寶石材質(zhì)樣品池（適配液體、溶液樣品）、三維精密調(diào)節(jié)樣品臺(tái)（定位精度 μm 級(jí)，適配薄膜、粉末、固體樣品），部分高配系統(tǒng)集成恒溫 / 控溫裝置與真空樣品腔，前者可實(shí)現(xiàn)變溫條件下的動(dòng)力學(xué)檢測(cè)，后者能消除空氣分子對(duì)光路的干擾，提升檢測(cè)靈敏度。
光譜探測(cè)模塊負(fù)責(zé)光譜信號(hào)的采集與轉(zhuǎn)化，由單色儀、陣列探測(cè)器（CCD/InGaAs）及光電倍增管（PMT）組成，常規(guī)可實(shí)現(xiàn) 200~2500nm 寬波段采集，光譜分辨率≤1nm，能同步捕捉不同波長(zhǎng)下的差分吸收信號(hào)，探測(cè)器可將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供原始數(shù)據(jù)，其探測(cè)精度直接決定光譜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
電控與數(shù)據(jù)處理模塊是系統(tǒng)的 “中樞”，含高速數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制器及專(zhuān)用分析軟件，可實(shí)現(xiàn)光路自動(dòng)調(diào)控、時(shí)間延遲連續(xù)掃描、光譜信號(hào)實(shí)時(shí)采集與降噪，軟件支持瞬態(tài)吸收光譜曲線擬合、動(dòng)力學(xué)軌跡提取、激發(fā)態(tài)壽命計(jì)算等功能，能將原始電信號(hào)轉(zhuǎn)化為 ΔA - 波長(zhǎng) - 時(shí)間三維譜圖，并直接輸出激發(fā)態(tài)壽命、電荷轉(zhuǎn)移速率等關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

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