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瞬态吸收光谱技术（Transient Absorption Spectroscopy, TA）是一种基于超短脉冲激光的时间分辨光谱技术，用于研究物质在极短时间尺度上的动态变化。通过监测物质在激发态与基态间的吸收光谱差异，TA 技术能够精准捕捉光与物质相互作用过程中发生的瞬态过程，为深入探索光物理和光化学过程提供了重要手段。
TA技术原理
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光激发过程 在光路图中，泵浦光由超快激光器（如图中的 HELIOS-20W-HP 飞秒激光器）提供，其输出为1030 nm波长、250 fs脉宽的飞秒激光脉冲。 · 激光通过一个分光器（Beam splitter）分为两路，其中一路进入光学参量放大器（OPA）以产生可调的泵浦光，波长范围为630 nm至2600 nm。 这部分泵浦光用于激发样品。 · 波片（λ/2 wave plate）用于调节泵浦光的偏振方向，确保光与样品的最佳交互效果。 |
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探测光由另一部分分离出来的激光通过宽带超连续谱（WLS）生成器产生。激发样品后，紧随泵浦光的宽带探测光会穿过样品。此时，由于样品的激发态对探测光的吸收特性发生变化，系统会记录由此产生的瞬态吸收光谱信号。这些信号犹如“光物质相互作用”的快照，为理解动态变化提供了清晰的视角。 · 在图中，WLS 生成器包含蓝宝石晶体（Sapphire）等非线性光学元件，通过脉冲激光与蓝宝石的非线性相互作用生成450 nm到1100 nm的宽带探测光。 泵浦光与探测光的时间同步，关键部件为延迟线（Delay line），用于精确控制泵浦光与探测光到达样品的时间差。高精度光学延迟线，通过调节泵浦光与探测光的时间间隔改变光程来调整时间延迟，从皮秒级逐步扩展至毫秒级，系统可以连续记录不同时刻的光谱变化，从而描绘出样品在整个动力学过程中的演变轨迹。 泵浦光照射样品，将样品分子从基态激发到激发态，而探测光紧随其后通过样品。 · 在样品区域，激发态样品会对探测光产生不同的吸收响应，导致探测光的光谱特性发生改变。 |
探测光通过样品后，进入光纤连接的 VIS-NIR 光谱仪。光谱仪记录探测光在不同时间延迟下的光谱变化，并将数据传输至计算机以进行后续分析。 TA 数据分析以 Beer-Lambert 定律为基础，采集到的数据经过处理后，可以得到随时间演变的瞬态吸收光谱，进一步分析样品的动力学参数，通过对吸收信号的幅度变化分析，可以推导出激发态物种的浓度、寿命等动力学参数。复杂体系中，利用光谱拟合和动力学模型，科学家可以分辨重叠信号背后的具体化学过程，识别关键反应路径，如并联或串联反应等。 瞬态吸收光谱技术（TA）其超高的时间分辨率涵盖皮秒到毫秒的广泛时间尺度，能够精准捕捉光物理和光化学过程中的瞬态变化，如电子-空穴对的分离与重组等动态行为。 同时，TA 技术不仅记录吸收强度的变化，还能解析吸收峰位置的位移、峰形展宽等复杂光谱信息，为研究物质激发态的动力学特性提供全面的数据支持。 此外，TA 技术采用光与样品的非接触式交互方式，整个过程温和无损，特别适合珍贵样本和生物活体组织的动态研究。 凭借这些独特优势，TA 成为科学研究中探究超快动力学过程与光物质相互作用的重要工具。 |
镱镭飞秒成功交付用于TA系统的可调谐飞秒激光系统
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如光路图所示，HELIOS-20W-HP 飞秒激光器提供输出为1030 nm波长、250 fs脉宽的初始飞秒激光脉冲。在图中，宽带探测光源由HELIOS-20W-HP 飞秒激光器分光产生，其中的WLS 生成器包含蓝宝石晶体（Sapphire）等非线性光学元件，通过脉冲激光与蓝宝石的非线性相互作用生成450 nm到1100 nm的宽带探测光，同时保留入射脉冲激光的脉宽，重频等特征。 |
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HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）的近场光斑 |
HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）的远场光斑 |
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HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ） 光谱曲线，中心波长1036nm |
HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）出厂脉宽测试，脉宽=232.9fs |
激光通过分光器（Beam splitter）分为两路后，其中一路生成450 nm到1100 nm的宽带探测光，另外一路进入光学参量放大器（OPA）以产生可调的泵浦光，波长范围为630 nm至2600 nm。 这部分泵浦光用于激发样品。泵浦光和探测光的宽波长覆盖范围，能够满足多样化样品的激发与探测需求。
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HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）泵浦的OPA（AURORA-HP）输出信号光光谱 |
HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）泵浦的OPA（AURORA-HP）闲频光光谱 |
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HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）90%输入（19W）泵浦的OPA调谐功率曲线 |
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HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）泵浦的OPA输出光斑-50kHz，OPA出口1m@800nm，楔片前表面反射光斑，D1.3mm |
HELIOS-20W-HP（50kHz/400μJ）泵浦的OPA输出脉宽@800nm-145.3fs |
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HELIOS-20W-HP 激光器结合光学参量放大器（OPA），提供从 650 nm 到 2600 nm 的超宽波长调谐范围，涵盖紫外、可见光、近红外和中红外波段，适应多学科研究需求。系统在关键波段（700 nm - 950 nm 和 1300 nm - 1900 nm）具备高功率输出，信号光峰值达 2200 mW，闲频光峰值达 1400 mW，同时具有卓越的功率稳定性和脉冲宽度，稳定提供百fs量级的时间分辨，为长时间实验提供可靠支持。