飞秒时间分辨光谱技术及超快光子学新材料研究

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THG
1907
ns
4777
C70
OKE
810
fs
C60-
CARS
C602-百度文库
CARS
C603-
CARS
(10-35esu)
-1300300 16000
<9
<50 240100 400100 76050
C60M2, M=Pd,Pt,Sm
OHD-OKE
647
fs
-49, -78, -260
TPN:C60 multilayer TPN:C60 composite TPP:C60 multilayer TPP:C60 composite C60:O2
derivatives Molecule
Method(s) Wavelength Time (3)(10-14esu)
(nm)
C60
z-scan, DFWM
497
0.5ps
C60
OKE
640
fs
C60
OHD-OKE
647
ns
-27.5
C60
OKE
810
fs
C60
THG
1907
ns
2218
Poly-C60
measurement)
OKE ----- 三阶非线性光学过程
E1
E2 I2 OKE signal intensity
P Es Is
I1 c(3)
Es
E1
450 E2
I
s=
Is

ω2d2 ε02n04c4
χ
(3)
2

1
eαd αd
eαd I1I1I 2
OKE Signal(a.u.)
Li@C60 Dy@C82 Er2@C82
z-scan, DFWM DFWM DFWM
497 532 1064
0.5ps ps
180004500 30000050000
-8700
C60-PTHFMA C60-poly-aminonitrile C60(NH2CN)5 C60((NH2)2CNCN)5 C70-poly-aminonitrile C70(NH2CN)5 C70((NH2)2CNCN)5
n2 2 / 3 4
例:富勒烯及其衍生物三阶非线性光学响应
C60
C-第三种基本形式
新型p共轭三维分子结构
奇特非线性光学响应
问题:不同实验条件给出的非线性光学响应
c(3) (g)差别几个量级10-29-1035esu
Reported values about NLO of C60 and its
zs
10-21 s
超快时间分辨测量
Ultrafast time – resolved
measurement
as
f
ps
10-18
10s-15 s
10-12
s
s
Tim e
光学相关法
电子相 关法

条纹相机

光电管

ns
ps
fs
as
光学相关法
{
二次谐波法 双光子荧光 克尔开关法
高阶相关法
1) 飞秒光克尔光谱( Femtosecond OKE
L2
P2 Detector
I1:I2 = 10:1
Delay line Chopper
Computer Lock-in
为光电功能材料超快光过程研究 提供必要手段。
三阶光学非线性材料 ------飞秒时间分辨测量
光子学应用 光-光控制
瞬时 响应、大的三阶非线性光学响应
Low cost
easy of fabrication
CS2 as the
13 esu
(3) S

reference sample ,

(3) R


IS IR
1

2

I R,Pump I S ,Pump

nS nR
2
(3)=1×10-
l
el / 2 1 el
N
(3)
THG THG THG THG THG
1907
ns
1907
ns
1907
ns
1907
ns
1907
ns
665 464 774 1157 4598
Carbon Nanotubes Single Wall Carbon Nanotubes
DFWM OKE
1064
ps
820
fs
0.59/atom 770/atom
飞秒光克尔实验系统
飞秒脉冲——— 时间分辨测量
10000 8000 6000
LiNbO3 film
M
1
4000
2000
Ti:S
0 -1000 -750 -500 -250 0 250 500 750
Time(fs)
l : 760 - 850nm
t : 100fs
P: 1.5W,
76MHz
M 3 M P21 L1 Sample
Evaluation of c(3) and g for the
sample
To avoid the difficulty in giving an absolute
values
of light intensity and the interaction length,
reference measurement was employed:
强场光物理
强场电离、解离和库仑爆炸 高次谐波 激光等离子体、核聚变、裂变 模拟宇宙学 激光三维加工与制备 … ...
二、飞秒超快光谱及应用
时间分辨测量发展史 二百年前
$25000赌博 —— 某一时刻,马的四蹄是否 同时离地?
“过渡态”—— 马腾空时刻
1878年,摄影师Muybridge首次拍摄到飞驰奔马的运动 (24部照相机,相隔1英尺,1/1000秒快门)。
3.5
×1016W/cm2
光压
1012bar
1bar
加速度 磁场
1021g
g
109G提au供s了s 极端实验条件 0.5Gauss “飞秒科学” 新领域
Femtoscience
更短、更强飞秒激光的获得
超快
PW功率、as单脉冲
超强
瞬态过程研究
飞秒时间分辨光谱术 飞秒化学 飞秒生物学 飞秒材料学 阿秒科学 飞秒光梳与光频标
飞秒时间分辨光谱技术 及超快光子学新材料研究
报告内容: 一、引言 二、飞秒超快光谱及应用 三、光子学器件飞秒激光微制备 四、结束语
一、引言
飞秒(10-15 S)----万亿分之一秒 (最短脉冲)
超快 (< 4.0fs) ---- 最快测量手段
超强 (100TW) 在
自然界存
聚焦强度 1020W/cm2
fast NLO response large off-resonant
}c(3)
fs
measur.
p 电子共轭有机及聚合物材 料
Signal (a.u.)
25 20 15 10
5 0
-0.5
Carbon Bisulfide (CS2)
0.0
0.5
1.0
Time (ps)
Typical OKE signal for the reference sample CS2
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