飞秒瞬态吸收光谱系统的核心系统构成

更新时间：2026-01-21

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飞秒瞬态吸收光谱系统以飞秒激光技术为核心，采用全光学闭环 + 精密电控 + 智能数据分析的一体化架构，核心由飞秒激光光源、光路调控、样品测试、光谱探测、电控与数据处理五大模块组成，各模块高度协同、精准匹配，共同决定系统的时间分辨率、光谱检测精度与信号灵敏度，整体为无机械接触式设计，尽可能避免对样品超快动力学过程的干扰，以下为各模块核心技术规格与功能定位：

飞秒激光光源模块是系统核心，主流为飞秒钛蓝宝石激光器，输出脉冲宽度≤100fs、重复频率 80~1000Hz，基础波长覆盖 700~900nm，搭配光参量放大器（OPA）可拓展至 200nm 以上紫外及 5μm 以下中红外波段。激光经分束器分为两路，强泵浦光用于激发样品产生激发态，弱探测光为白光大连续，用于检测样品激发后的光谱变化，是实现飞秒级时间分辨的基础。
光路调控模块是时间精准控制的关键，含精密电控平移台式延迟线（时间延迟精度≤1fs）、分束器、滤光片、偏振片及聚焦透镜，可精准调控泵浦光与探测光的时间延迟、光强、偏振方向，保证两束光在样品检测位置空间重合（偏差≤μm 级），同时可根据实验需求调节光的聚焦程度，适配不同样品的激发与探测要求。
样品测试模块适配多类型样品检测，核心含石英 / 蓝宝石材质样品池（适配液体、溶液样品）、三维精密调节样品台（定位精度 μm 级，适配薄膜、粉末、固体样品），部分高配系统集成恒温 / 控温装置与真空样品腔，前者可实现变温条件下的动力学检测，后者能消除空气分子对光路的干扰，提升检测灵敏度。
光谱探测模块负责光谱信号的采集与转化，由单色仪、阵列探测器（CCD/InGaAs）及光电倍增管（PMT）组成，常规可实现 200~2500nm 宽波段采集，光谱分辨率≤1nm，能同步捕捉不同波长下的差分吸收信号，探测器可将光学信号转化为电信号，为后续数据处理提供原始数据，其探测精度直接决定光谱数据的准确性。
电控与数据处理模块是系统的 “中枢”，含高速数据采集卡、运动控制器及专用分析软件，可实现光路自动调控、时间延迟连续扫描、光谱信号实时采集与降噪，软件支持瞬态吸收光谱曲线拟合、动力学轨迹提取、激发态寿命计算等功能，能将原始电信号转化为 ΔA - 波长 - 时间三维谱图，并直接输出激发态寿命、电荷转移速率等关键实验参数。

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