飞秒瞬态吸收光谱系统是基于飞秒激光技术的超快光谱检测设备，核心用于捕捉物质在光激发后飞秒至微秒级的瞬态物种演化、电子态跃迁及光物理 / 光化学过程，是研究材料光响应、光催化、生物分子光反应等超快过程的核心仪器，其工作围绕飞秒激光脉冲分束、样品光激发、瞬态吸收信号探测、数据采集分析四大核心环节展开，整体为泵浦 - 探测（Pump-Probe）技术架构，具体工作原理如下：
- 飞秒激光源与脉冲分束：系统核心为飞秒钛蓝宝石激光器，输出脉宽≤100fs、重复频率 kHz 级的超短激光脉冲，经分束器分为两束：一束为泵浦光（能量高、光强强），作为激发源用于将样品从基态激发至激发态，产生瞬态激发物种；另一束为探测光（能量低、光强弱），作为探测源用于检测激发后样品的吸收光谱变化，两束光保持严格的时间同步性。
- 样品光激发与时间延迟调控：泵浦光经光学光路聚焦后照射到样品池中的待测样品（可为溶液、薄膜、晶体等），瞬间将样品中部分分子 / 原子激发，形成激发态、自由载流子、激子等瞬态物种，使样品处于非平衡态。系统通过光学延迟线精准调控泵浦光与探测光到达样品的时间差，延迟范围覆盖飞秒到微秒级，实现对不同时间尺度瞬态过程的逐点探测。
- 瞬态吸收信号探测：探测光经单色仪分光后变为宽波段连续光（通常覆盖紫外 - 可见 - 近红外区域），以垂直于泵浦光的方向穿过样品被激发的区域。基态样品对探测光的吸收为固定本底，而激发态样品会因瞬态物种的生成，对特定波段探测光产生吸收增强或漂白（吸收减弱），同时可能伴随受激发射信号，这些光谱变化即为瞬态吸收信号。探测光穿过样品后，由高灵敏度阵列探测器（如 CCD、InGaAs 探测器）捕捉其光强变化，转化为电信号。
- 信号采集与数据处理：探测器将采集到的光强信号传输至数据采集系统，系统同步采集 “有泵浦光” 和 “无泵浦光” 状态下的探测光光谱，通过两者的差值计算得到瞬态吸收光谱。结合光学延迟线的时间延迟量，系统在不同延迟时间下采集对应的瞬态吸收光谱，最终获得时间分辨瞬态吸收光谱，即光谱随时间演化的二维数据。
- 数据解析与过程分析：通过对时间分辨瞬态吸收光谱的解析，可从光谱峰位、峰强、半宽及随时间的变化规律，确定瞬态物种的种类、浓度演化、寿命及相互转化关系，进而推导样品在光激发后的超快光物理过程（如载流子弛豫、激发态弛豫）或光化学反应（如中间体生成、化学键断裂）。
整个系统依托超短激光脉冲、高精度时间延迟和高灵敏度探测，实现了对超快瞬态过程的 “时间分辨” 和 “光谱分辨” 双重检测，其核心优势是时间分辨率可达飞秒级，能捕捉到分子运动、电子跃迁等微观超快过程的细节。
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更新时间：2026-01-26
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