超快时间分辨瞬态吸收光谱

超快时间分辨瞬态吸收光谱(TAS)是一种常见的超快激光泵浦-探测技术，是研究物质激发态能级结构及激发态能量驰豫过程的有力工具。其可以看成是记录物质分子激发态各个能级上的粒子数布居随时间变化的动态图像，可以把物质分子从高能级激发态辐射能量驰豫到低能级基态过程中的全部能级的衰减情况都展现出来，并且还可以通过分析物质的瞬态吸收光谱得到物质激发态能级之间的跃迁情况包括能量转移、电子转移等物理与化学过程。

TAS测量系统组成主要包括：

飞秒钛宝石激光系统

我们使用相干 (Coherent) 公司的Astrella超快放大器，中心波长在800 nm，时间展宽为100 fs，单脉冲能量为5 mJ，重复频率为1 kHz 的高功率飞秒光。

光参量放大器

尽管飞秒超快放大器提供了中心波长在800 nm 的高能量飞秒脉冲，然而单一波长还不足以满足对多种条件的激发。为了克服这一问题，光参量放大是高功率飞秒脉冲频率变换的主要方式，用来产生波长可调（320 nm -2500nm）的泵浦光。

图 1 TAS测量系统组成。 (a) Astrella 超快放大器。 (b) Opera-Solo 光参量放大器。 (c) Helios 瞬态吸收光谱仪。

• 瞬态光谱仪

所使用的瞬态吸收光谱仪内部光路结构主要分为传输模块，超连续白光产生模块，聚焦模块，采集模块四大部分。

一束飞秒脉冲激光被分束片分成两束，能量较强的一束作为泵浦(Pump) 光激发样品使得其吸收率产生扰动，另一束能量较弱的飞秒脉冲激光通过自相位调制效应产生的超连续白光作为弱探测光 (Probe)，通过调控电动的数控平移台（最小延迟步进为2.7 fs），使泵浦光和探测光照射到待测样品的时间不一样，监测泵浦光诱导的吸收率的含时演化，从中以解析样品中的准粒子激发态动力学过程。

通过使用蓝宝石、YAG晶体和氟化钙晶体，我们分别获得430 ~ 775 nm、900 nm~1300 nm和320 nm~560 nm的超连续白光范围，进一步拓展了探测范围。

                                                                              图 2 瞬态吸收光谱仪光路图

在瞬态吸收光谱测量实验中，一束超短脉冲于零时刻泵浦，随后宽带探测光在延迟时间 t ( t＞0) 对激发态样品样品探测，获得激发态的吸收谱线APump On (λ,t) 。切断泵浦光，测量得到基态的吸收谱记录为APump Off (λ)。最终，样品的瞬态吸收谱 △A(λ,t)通过差分运算得到：△A(λ, t) = APump On (λ,t)－APump Off (λ)。

                                                                        图 3 瞬态吸收光谱的测量示意图