阿秒脉冲产生和测量技术研究进展(特邀)

阿秒脉冲光源诞生于21世纪初,是同时具有阿秒时间和纳米空间分辨率的全相干光源,在近20年的时间里,推动了阿秒科学研究不断取得显著的进展和突破.阿秒脉冲为物理、化学、生物、材料、信息等领域的发展提供了全新研究手段和重要创新机遇.本文介绍了阿秒脉冲的重要发展历程,主要综述并总结了高次谐波、阿秒脉冲产生以及阿秒脉冲测量的关键...     

阿秒能谱与光谱技术在凝聚态物理中的应用

本文以基于阿秒脉冲技术的光电子能谱(Photoemission spectroscopy)、角分辨光电子能谱(Angle-resolved photoelectron spectroscopy)与瞬态光谱(Transient spectroscopy)三种能谱与光谱技术为主线,对其在凝聚态物理中的研究进展进行归纳总结,并展望未来的发展趋势。     

基于高次谐波阿秒光源的超快测量技术(特邀)

台式阿秒相干光源在过去20多年取得了飞速的发展,其研究重心已经从早期的产生与测量机理的探索逐渐过渡到了极端时间尺度超快过程的追踪及操控上.目前阿秒时间分辨的谱学技术不仅能实现简单的原子分子体系瞬态过程的直接追踪,还被逐步应用到化学分子、生物分子、固体材料等复杂体系的测量中.本文回顾了基于阿秒光源的超快测量技术的发展,介...     

双色双光子阿秒干涉光谱的程函近似模型

利用双色双光子阿秒干涉光谱可以在阿秒量级上精确测量光电子从原子、分子以及固体中的电离时间,为人们理解激光辅助单光子电离中的光电子超快发射过程提供了前所未有的推动作用.理解光电子发射时间依赖于物理模型,而目前的模型在预测光电子发射时间上有很大的偏差.于是,本文对之前的程函近似模型进行了改进.与之前的程函近似模型相比,本文...     

共振拉曼光谱技术应用综述

拉曼光谱是提供物质结信息的强有力工具。但由于拉曼散射信号弱,灵敏度低,因此应用范围受到限制。而在共振拉曼光谱(RRS)中,由于激发光源频率落在分子的某一电子吸收带内,分子吸收光子向电子激发态的跃迁变成了共振吸收,因此对入射光的吸收强度大大增加。与常规拉曼光谱相比,RRS能够提高信号强度的106倍。因此,RRS检测技术以其更高的灵敏度和选择性而具有更广的应用,特别是在生物学及医学等领域。如：(1)生物基质中的类胡萝卜素和叶绿素等色素分析;(2)细胞、蛋白质和DNA等有机物研究以及一些临床疾病诊断。RRS可以得到在常规拉曼光谱中隐藏的、更为重要的分子结构信息。RRS总是在很低的浓度下测试,且共振拉曼增强的谱线是属于产生电子吸收的基团,这对于有色物和生物样品尤为重要。因为很多这类样品的活性部位接近于生色基团,且研究对象往往是生物大分子的某一部分,所以在研究生物物质的结构和功能的关系时,RRS起着重要作用。近年来,由于光谱技术的发展使得RRS检测技术得到创新与延伸,如液芯光纤共振拉曼光谱和透射共振拉曼光谱等新技术的应用。通过对近几年有关RRS技术应用的原始论文、数据和主要观点进行归纳整理与分析提炼,介绍了RRS这一专题的历史背景和研究现状,分别对共振拉曼光谱的色素检测、生物检测和爆炸物检测等应用领域展开详细的综述,并介绍了相关新技术的发展应用。随着光谱技术的快速发展,RRS必将在科研领域拥有其他光谱技术不可取代的重要地位。     

基于光谱成像的目标识别技术综述

从光谱成像识别机理出发,概述了光谱成像识别的最新应用,较为详细的讨论了多光谱信息获取以及多光谱识别算法两项关键技术。在多光谱信息获取方面,列举了国内外多种多光谱成像传感器的设计方案,并给出了优缺点评述。在识别算法方面,以目标与诱饵的光谱特性为前提,以光谱识别中是否融合时间、空间信息为分类依据,分别讨论了单一光谱维、时序光谱维,以及空间光谱维上的聚类识别特征选择问题,并给出了几种识别算法的原理。     

水下高光谱成像探测技术研究进展(特邀)

随着海洋经济的发展及海洋探索的不断深入,对于高精度、高实效性水下探测手段的需求迫切.高光谱成像探测技术作为将光谱技术及成像技术结合的探测手段,能够在一定程度上填补水下高精度探测的缺口,因此各国研究者逐步开展了水下高光谱成像探测技术的研究.本文介绍了水下高光谱成像技术的发展背景,对不同光谱成像技术方案及水下光谱成像探测系...     

探测凝聚态材料中电子的阿秒动力学以及相互作用过程(特邀)

随着高次谐波阿秒光源技术以及阿秒计量学的发展,对于凝聚态材料中的电子动力学探测也进入了阿秒的领域,并在近15年的时间里取得了显著的进展和突破.新颖的阿秒测量方式为研究在极短的时间尺度上,凝聚态材料中电子的运动、共振跃迁以及相互作用等重要物理问题提供了全新的研究手段和重要创新机遇.本文介绍了探测凝聚态物质中本征阿秒动力学...     

用于驱动阿秒脉冲产生的飞秒激光技术

驱动光源前端的主要任务是产生CEP稳定的种子光脉冲,用于在主放大器中进行高功率高能量的啁啾脉冲放大。前端包括CEP稳定的振荡器、脉冲选择与降频、脉冲展宽和预放大四个部分。阿秒驱动光源一般使用高功率的振荡器,目前主要使用钛宝石锁模激光器和掺镱增益介质锁模激光器。     

用染料莱塞技术研究ZnS(Mn)的分时光谱

因为染料莱塞的方法可以获得高的激发率、短的光脉冲和足够窄的光谱分解,在发光中用莱塞技术研究分时光谱成为有力的工具。这种方法对于确定由于不同振子强度所产生的线谱是有用的。ZnS(Mn)晶体的~6A_1→~4E/~4A_1跃迁的振子强度的估计已由     

远程激光诱导击穿光谱技术与应用(特邀)

在冶金工业、核工业、深空探测等领域,受限于高温、强辐射等人员无法达到的极端环境限制,亟需一种可快速准确进行物质成份分析的远距离非接触式探测手段。远程激光诱导击穿光谱技术是一种结合激光远距离传输与控制以及弱光信号采集来获取目标材料物质成份信息的一种技术手段,可以实现极端环境下物质的非接触式远距离探测。本文系统介绍了远程激光诱导击穿光谱系统的光学系统结构,以及不同结构远程激光诱导击穿光谱装置的性能特点及其面临的技术瓶颈。针对远程激光诱导击穿光谱技术探测灵敏度与探测距离受限、光谱信息受限等问题,还介绍了国内外常用的远程激光诱导击穿光谱信号增强方法以及激光诱导击穿光谱与拉曼光谱结合等技术方法。最后简要总结了远程激光诱导击穿光谱技术在爆炸物探测、核工业、深空探测等几个典型领域的应用,展望了其在未来的发展。     

利用阿秒激光追踪和控制原子分子内部电子的运动(英文)

随着强激光技术的快速发展,在物质与激光相互作用下,实验上发现了很多新奇的物理现象。这些现象成功地被各种理论模型和数值模拟所解释和证明。一种很重要的现象就是所谓的高次谐波产生:在原子和分子与强激光相互作用时,能够放出能量为基频光子能量几倍到几百倍的大能量光子。在实验上,人们已经可以通过合成截止频率附近的几个谐波来产生脉冲长度在阿秒量级的激光脉冲(1阿秒=10~(-18)s)。阿秒脉冲的获得开启了超快科学一个全新的领域:人们可以在电子运动的自然时间尺度上去探测和操控原子分子内部电子的运动,这是继飞秒科学后人们操控微观世界物质运动的又一大飞跃。在本文中,我们就最近几年我们在理论上所开展的阿秒物理做一个简单的综述,重点强调利用阿秒光去控制电子的电离动力学以及探测分子内部电子运动。     

阿秒脉冲测量的研究进展

对于发生在原子范围内的电子动力学过程的观测需要阿秒量级的时间分辨率.理论和实验研究都已证明,用周期量级超短脉冲直接泵浦的高次谐波过程可以产生阿秒脉冲序列甚至单个的阿秒脉冲,将阿秒脉冲用于测量超快动力学过程之前先要对阿秒脉冲本身性质做出描述,传统的自相关方法和互相关方法不能直接推广到阿秒量级超短脉冲的测量.文章详细介绍了近几年发展起来的阿秒脉冲测量方法,分析了它们的分辨极限和局限性.     

超声点焊(综述)

本文综述了超声点焊的特点,参量与机制等间题。对前人作过的16个实验,分析其压紧力P,时间τ,位移振幅ξ_m与强度Q的关系;并分析P,τ,ξ_m的最佳值;对于较厚的焊件,应进行频率自动控制。机制到现在尚未弄清楚。本文介绍了三种观点:(1)完全是摩擦过程;(2)热量与塑性形变是主要的,有时发生熔化过程;(3)摩擦、塑性形变与温度均予考虑,但仍无熔化现象。最后提出了发展动向。     

发光材料的光谱特征(1)

一、发光的颜色 在实际应用中,发光的颜色是很重要的性能之一。用作照明的荧光粉,要求发出和日光相近的白光,并且有好的显色性。黑白电视也需要白光。彩色电视粉由三种材料组成,它们发出三种特定的基色。由此可见,随着使用场合的不同,对发光颜色的要求也就不一样。如何获得所要求的光色,是发光材料研究中的重要课题。     

激光光谱技术在环境监测中的应用专题系列(Ⅰ) 光谱技术在大气环境监测中的应用

碳的氧化物、硫的氧化物、氮的氧化物和卤化物等是由人类的生产活动和社会活动产生的重要的环境污染物质 .它造成了温室效应、酸雨、对流层的光化学雾和平流层的臭氧耗减等环境问题 .它威胁着人类的生存环境和地球上的生态平衡 .光谱技术可广泛应用于环境污染监测 .文章简要介绍全球面临的主要环境问题 ,重点介绍光谱技术 (包括常规光谱技术、激光光谱技术以及激光雷达等 )在大气环境监测中的应用和进展 .利用这些技术 ,可以获得污染物的组分、浓度、温度或空间分布等方面的信息 .     

光谱相似性制图(SSM)用于成像光谱图像处理的研究

将光谱相似性制图(SSM)用于成像光谱图像的处理,通过对真假叶片以及混合在一起的藻类的成像光谱图像的SSM处理,证明了SSM方法在甄别光学伪装和藻类鉴别及计数两方面具有很高的有效性,从而证明了SSM方法用于处理成像光谱图像上的优越性。同时,该方法还可用于其他方面成像光谱数据的处理,对扩展成像光谱的应用范围具有重要的意义。     

发光材料的光谱特征(2)

三、光谱的特征和分析 为了了解发光的全过程,除发射光谱外,常常还需要有吸收光谱或激发光谱的数据。现在简单说明一下吸收光谱和激发光谱及与之有关的反射光谱。 吸收光谱是吸收系数按波长或频率的分布。对粉末发光材料,测不出吸收系数的确切数据,通常用反射光谱来估计材料的吸收     

拉曼光谱中荧光抑制技术的研究新进展综述

拉曼光谱技术反映了物质的结构特征,可用于分析有机或者无机样品的化学组分。但由于某些被测物的荧光背景远远强于拉曼信号,这些物质的拉曼光谱测量有时十分困难,这限制了拉曼光谱的广泛应用。因此有必要在拉曼检测中对荧光采取抑制措施以准确获取高信噪比的拉曼光谱指纹信息。近些年来,很多的相关研究探讨及发展了多种荧光抑制的新方法。在目前的科研活动中,常用的技术有表面增强拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、共焦显微拉曼光谱技术和高温拉曼光谱技术等。这些技术解决了拉曼光谱早期存在的一些问题,如荧光干扰、灵敏度低等,极大地扩展了拉曼光谱技术在各个领域的应用。而这些新方法可大致归类为物理/化学方法,基于光学性质不同衍生的方法,计算处理方法和其他方法。文章概括性的介绍了上述方法的理论、实现方式,并分析比较了各自的特点。     

基于石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)的实时探测系统研究

利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字 频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统, 该方案使用3f信号作为误差反馈信号, 将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置, 保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率. 实验中采用中心波长位于1.396 μm的DFB半导体激光器作为光源, 选择常压下空气中的水汽作为研究对象, 对系统性能进行了测试, 并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析. 实验结果表明, 该系统可以将激光器稳定在± 0.001 cm^-1范围内, 对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用, 系统的检测限约为1 ppm, 该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.