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飞秒超快光谱技术及其互补使用乔自文;高炳荣;陈岐岱;王海宇;王雷【摘要】Ultrafast spectroscopy techniques are powerful tools for exploring the excited-state processes of ma-terials.In this paper, we introduced femtosecond time-resolved fluorescence technique and femtosecond pump-probe technique in detail , including the fundamental principles of systems , optical paths and data processing metheds, as well as the advantage and disadvantage in different implemental schemes .At last, in order to re-veal the complementary role , we provided an example in which the scientific problems were solved comprehen-sively and reliably by combinative usage of the two systems .%超快光谱技术是研究物质激发态过程的重要手段，本文对飞秒时间分辨荧光技术和飞秒泵浦探测技术这两个重要的超快光谱技术进行了详细介绍，阐述了系统的原理、光路及数据处理方法，给出了不同的实现方法并比较了其优缺点。
最后通过一个实例说明这两个技术的互补性，通过结合使用两个系统，能够对科学问题进行更全面可靠的研究。
【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】12页(P588-599)【关键词】超快光谱;荧光上转换;泵浦探测【作者】乔自文;高炳荣;陈岐岱;王海宇;王雷【作者单位】吉林省电子信息产品监督检验研究院，吉林长春130021;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012;吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点联合实验室，吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言分子原子中发生的大多数光物理过程都具有一定的时间尺度，比如原子核的运动，化学键的扭转等发生在飞秒到皮秒时间范围内，电荷分离和转移、能量传递等可发生在飞秒到纳秒时间尺度上，发光材料的荧光寿命一般在纳秒量级，生物中某些特殊的生理功能如捕光、储能等过程都发生在不同的时间尺度上。
乙二醇的分子间氢键结构动力学的飞秒非线性红外光谱杨帆;于鹏云;赵娟;赵岩;王建平【摘要】In this work, we examined the structural and―OH stretching vibrational dynamics of ethylene glycol (EG) solvated in acetonitrile (MeCN), acetone (AC), tetrahydrofuran (THF), and dimethylsulfoxide (DMSO) using steady-state linear infrared (IR) spectroscopy and ultrafast pump-probe IR spectroscopy. The results suggested that the frequency position, bandwidth, and vibrational relaxation of the―OH stretching vibration that participate in the formation of intermolecular hydrogen bonds (IHBs) were strongly influenced by the type of solvent. At least two types of IHBs were detected in the EG solution including clustered solute-solute IHBs and solute-solvent IHBs. Quantum chemical calculations predicted a similar solve nt dependence of the―OH stretching vibrational frequency to that observed in the IR experiments. Furthermore, we found that the IHB-involved―OH stretching mode in the case of solute-solvent clusters displayed the slowest population relaxation dynamics in the case of EG in MeCN. The relaxation became slightly faster in AC and even faster in THF. The fastest dynamics was observed in the case of EG in DMSO. However, in each solvent environment examined, the IHB-involved―OH stretching mode in the solute-solute cluster displayed the fastest population relaxation. The results obtained in this study provide further insights into different IHB structural dynamics in co-existing solute-solute and solute-solvent clusters.%利用稳态线性红外光谱和飞秒泵浦-探测红外光谱技术，研究了在乙腈(MeCN)、丙酮(AC)、四氢呋喃(THF)和二甲基亚砜(DMSO)溶剂中乙二醇(EG)的结构和羟基(―OH)伸缩振动动力学。
飞秒激光瞬态吸收光谱
飞秒激光瞬态吸收光谱（femtosecond transient absorption spectroscopy）是一种用于研究材料电子态动力学的实验技术。
该技术基于飞秒激光脉冲与待测样品之间的相互作用，测量在不同时间尺度上材料的吸收光谱变化。
在飞秒激光瞬态吸收光谱实验中，通常使用一台激光系统产生飞秒脉冲，该脉冲能提供极短时间尺度上的高功率。
这些飞秒脉冲照射到待测样品上，激发样品内部的电子，使其跃迁到更高能级。
样品的吸收光谱会发生变化，吸收峰位移、增强或减弱等。
为了测量样品的吸收光谱变化，实验中通常采用“白光”探测技术。
这种技术中，用一个连续的宽光谱的激光束照射样品，并测量透射光的光谱。
通过分析透射光的光谱，可以得到材料在不同时间尺度上的吸收光谱变化信息。
飞秒激光瞬态吸收光谱技术广泛应用于材料科学、化学和生物物理学等领域。
它可以提供关于材料中电子态的信息，如载流子激发、动力学过程等。
这对于了解材料的光学和电子性质，以及开发新型光电器件具有重要的意义。
第48卷第1期红外与激光工程2019年1月Vo l.48No.1I nfrared and Laser Engineering J an.2019高功率高重复频率飞秒掺镱光纤激光频率梳的研究(特邀)孙敬华1,2,3，孙克雄2，林志芳2，孙继芬2，晋路2，徐永钊1(1.东莞理工学院电子工程与智能化学院，广东东莞523808；2.华中科技大学物理学院，湖北武汉430074；3.Institute of Photonics and Quantum Sciences,Heriot-Watt University,Edinburgh EH144AS,UK)摘要：飞秒光学频率梳在精密计量学和光谱学中扮演着革命性的推动角色，成为近二十年超短脉冲激光技术及应用研究领域最活跃的前沿方向之一。
文中基于250MHz重复频率(f r ep)的掺镱(Yb)光纤激光器，研究了不同腔内色散以及锁模机制对飞秒脉冲序列载波包络相位偏移频率(f C EO)噪声的影响。
通过对飞秒光梳细节的优化，得到了49dB信噪比的f C EO拍频信号并获得了秒稳3.2×10-10的锁定结果，同时f r ep的锁定结果也达到了到了秒稳3.4×10-13的精度。
此外文中还研究了不同啁啾状态的种子光飞秒脉冲对基于大模场面积双包层Yb光子晶体光纤放大器输出光脉冲宽度的影响。
以携带-3.8×104fs2预啁啾量的光脉冲作为种子光，在60W976nm半导体激光泵浦下，获得了250MHz重复频率、23W平均功率和66fs压缩后脉冲宽度的激光输出。
关键词：光学频率梳；光子晶体光纤放大器；超连续产生；频率锁定中图分类号：TN24文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA201948.0103001High power high repetition rate femtosecond Ytterbium-dopedfiber laser frequency comb(invited)Su n Jinghua1,2,3,Sun Kexiong2,Lin Zhifang2,Sun Jifen2,Jin Lu2,Xu Yongzhao1(1.School of Electronic Engineering and Intelligentization,Dongguan University of Technology,Dongguan523808,China;2.School of Physics,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074,China;3.Institute of Photonics and Quantum Sciences,Heriot-Watt University,Edinburgh EH144AS,UK)Ab stract:Femtosecond optical frequency combs have introduced revolutionary promotions to precision optical spectroscopy and metrology,and have been hot topics of laser technologies and applications for two decades.In this article,the affects of intracavity dispersion and mode-locking mechanism on carrier-envelope phase slip frequency(f C EO)of femtosecond laser pulse trains were researched based on a femtosecond Ytterbium-doped fiber laser with250MHz repetition rate.By optimizing the intracavity dispersion,pumping power,and detection methods,49dB signal-noise-ratio f C EO be at signal was obtained which then was stabilized it to a stability of3.2×10-10i n1second,and a stability of 3.4×10-13(1s) of f r ep wa s also achieved.In addition,the effects of pulse chirping on the output pulse duration of a fiber amplifier was researched based on a piece of large-mode-area photonic crystal Yb doped fiber.Under收稿日期：2018-08-15；修订日期：2018-09-16基金项目：国家自然科学基金(11274133)作者简介：孙敬华(1974-)，男，教授，主要从事飞秒激光、超快非线性频率变换和飞秒光学频率梳方面的研究。
傅里叶红外光谱范围傅里叶红外光谱是一种常用的分析技术，它可用于确定有机和无机化合物的结构和组成。
傅里叶红外光谱对样品的分析具有快速、准确、高灵敏度和定量分析的优点，因此被广泛应用于各个领域的研究和实践中。
1. 反射区域（4000-1300 cm-1）傅里叶红外光谱的反射区域是最高频的区域，它包括波数4000到1300 cm-1，这个区域的光谱特征在表征有机化合物中的卤代烃、醇、羧酸、酮、酯等功能基团时非常有用。
在这个区域内的光谱是基于分子内振动所形成的。
2. 弯曲振动区域（1300-900 cm-1）傅里叶红外光谱的弯曲振动区域包括波数1300到900 cm-1, 这个频率区间的光谱可以表征有机分子中的C-H、N-H和O-H等单键弯曲振动，同时也包括C-C和C-O单键弯曲振动在内。
4. 检测区域（600-400 cm-1）傅里叶红外光谱的检测区域包括波数600到400 cm-1，这个频率区间的光谱可以用来确定各种化合物中的C-C和C-O双键，C=C、C=C、CN和CO的各种振动模。
此外，这个区域的光谱也可以用来检测分子间或分子内的氢键和弱相互作用力。
综上所述，傅里叶红外光谱的范围非常广泛，可以检测从简单的有机分子到大分子结构，从相同元素不同同位素的分子到高分子材料。
傅里叶红外光谱因其非常强的信息获取能力被广泛应用于化学、材料和生物学等各种领域的实践和研究中。
除了上述基本的范围，傅里叶红外光谱还有其他实用的应用。
例如，在医学和生物学领域，傅里叶红外光谱被用于检测疾病、蛋白质结构和组织细胞变化等。
在环境科学中，傅里叶红外光谱可以用于污染物检测和环境分析。
在食品和化妆品工业中，傅里叶红外光谱可以帮助检测成分、质量和纯度。
傅里叶红外光谱对于化学合成和药品研究也非常有用。
它可以帮助分析药物配方，检测合成产物中未反应完全的物质，鉴定产品中的杂质和评估活性化合物含量的质量。
而在聚合物化学方面，傅里叶红外光谱可以确定聚合物中的基元，分析不同聚合物的结构和特性等。
二维红外光谱
二维红外光谱（2D IR spectroscopy）是一种用于分析化学体系中分子间相互作用的新型光谱技术。
它为研究特定分子组成的分子组合体（例如蛋白质）提供了全新的思路，能够更快、更准确地显示出蛋白质内部的结构特征和功能信息。
二维红外光谱是一种在光谱分析中应用非常广泛的技术，可以用来对大分子的结构进行精确分析。
它通过测量分子频率和强度之间的关系，来揭示大分子结构的信息，从而帮助科学家们更好地理解大分子的内部结构。
二维红外光谱所涉及到的原理主要是红外振动，它是由分子中的键和受力点的振动所引起的。
当分子被一个外部的电磁场所作用时，它将会产生一种称为“红外振动”的效应，即分子中的原子根据电磁场的作用，在各自的方向上产生振动。
该振动有一个固定的频率，而这个频率是由分子结构所决定的，因此，通过测量红外振动的频率，就可以获得分子结构的信息。
二维红外光谱也可以称为“时域分辨红外光谱”，它可以用来实现对大分子结构的连续测量，其基本原理是：利用一个相关的激光场，在两个不同的时间点上测量红外振动的强度，从而实现对大分子的连续测量。
二维红外光谱的应用非常广泛，它可以用来研究大分子的结构特征，以及分子之间的相互作用，还可以用来研究蛋白质的结构，从而有助于更好地了解蛋白质内部的结构特征和功能信息。
此外，这种技术还可以用来研究其它大分子的结构，例如核酸分子，以及大分子复合体，这有助于更好地理解这些分子的结构和功能，从而有助于研究许多生物体系。
总之，二维红外光谱是一种研究大分子结构和功能的重要工具，可以用来实现对大分子的精确测量，从而有助于更好地理解蛋白质和其他大分子的结构和功能。
飞秒激光器参数1.引言1.1 概述飞秒激光器作为一种重要的激光器类型，在现代科学和技术领域中具有广泛的应用。
它采用超短脉冲激光技术，使得光脉冲的时间宽度可以达到飞秒级别，即每个脉冲只持续一秒的百万分之一。
这种超短脉冲的特性使得飞秒激光器在材料加工、光谱分析、生物医学、物理研究等领域具有独特的优势和应用前景。
与传统的连续激光器相比，飞秒激光器具有独特的特点和优点。
首先，由于飞秒激光器的光脉冲时间极短，其光子能量集中在极短的时间内释放，因此可以实现高能量密度的激光加工。
另外，由于光脉冲的时间尺度非常短，飞秒激光器可以实现高精度的微加工，例如制造微小器件、纳米结构等。
此外，飞秒激光器具有较高的单脉冲能量和较高的峰值功率，这使得它在光谱分析、生物医学成像和光学光谱等领域中具有广泛的应用。
例如，在光谱分析领域，飞秒激光器可以提供高分辨率的光谱信息，帮助科学家更好地理解物质的光学特性。
此外，飞秒激光器还具有可调谐性和较宽的谱带宽，这使得它在科学研究和实验室应用中非常受欢迎。
通过调整激光器的工作参数，可以实现不同波长的激光输出，进而满足不同实验需求。
综上所述，飞秒激光器作为一种重要的激光器类型，具有独特的优势和广泛的应用前景。
本文将重点介绍飞秒激光器的工作原理和主要参数，并探讨这些参数对应用的影响。
通过深入了解飞秒激光器的特点和优势，相信读者能够更好地了解和应用这一先进的激光技术。
文章结构介绍：本文主要讨论飞秒激光器的参数。
文章结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 飞秒激光器的工作原理2.2 飞秒激光器的主要参数3. 结论3.1 飞秒激光器参数对应用的影响3.2 未来发展趋势在引言部分之后，正文部分将首先介绍飞秒激光器的工作原理，包括其产生飞秒脉冲的机制和基本原理。
然后，将重点关注飞秒激光器的主要参数，包括脉冲能量、脉冲宽度、重复频率等。
在结论部分，将探讨飞秒激光器参数对其应用的影响，包括在材料加工、医学、通信等领域的不同应用情况。
Vol. 41,No. 1,pp94-99January , 2021第41卷，第1期01年1月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysis 基于深度学习的太赫兹时域光谱识别研究胡其枫！蔡健博微太赫兹信息科技有限公司,安徽合肥230088摘 要 太赫兹时域光谱技术，由于其具有物质4旨纹谱5寺性，是一种可以快速无损地鉴别物质的重要手段，在毒品和爆炸物的无损检测等方面有广阔的应用前景$其中，光谱识别是太赫兹时域光谱技术应用研究的重要方向之一$现有的光谱识别方法多是依靠手工选取特征后进行机器学习分类，或是通过设置吸收峰阈值门限进行判断$由于一些物质在太赫兹波段内并没有明显的吸收峰特征，同时样品浓度、空气湿度、各类噪声等会对太赫兹时域光谱造成干扰从而使信噪比下降，这些方法并不能很好地适应，并且物质类别和数量的增加也会导致计算量不断增加$近年来，随着深度学习技术兴起，以卷积神经网络(CNN)和循环神经 网络(RNN)为代表的方法在计算机视觉和自然语言处理等领域得到广泛应用，相比于传统的机器学习方法其效果有了很大的提升$由于深度学习技术强大的非线性分类能力，基于RNN 和CNN 设计了两个网络用 于光谱识别：基于RNN 的一维谱线分类网络和基于CNN 的二维谱图分类网络$模拟实际应用场景，在非真空环境下采集了 1?种物质的两万多个光谱数据作为训练集和测试集$在分析了样品浓度、空气湿度对光谱特征的影响后,使用S-G(Savitzky-Golay )滤波对光谱进行降噪$实验结果表明,对比未处理和经过S-G 预 处理的数据，处理后的光谱特征更加明显，识别准确率更高&与传统的机器学习算法k 最近邻(k-NN)方法相比，RNN 和CNN 方法在测试集上有更好的准确率，且算法速度更快&对于光谱识别，CNN 方法比RNN 方法能够更好地克服噪声的影响$因此，深度学习技术可以对太赫兹时域光谱进行快速有效的识别，能够为新型无损安全检查技术提供理论和实验基础$关键词 太赫兹时域光谱&光谱识别；卷积神经网络&循环神经网络&预处理中图分类号：TP391. 4 文献标识码：ADOI ： 10. 3964issn. 1000-0593(?0?1)01-0094-06引言太赫兹波介于远红外和微波之间，频率在0.1〜10THz $在太赫兹光学技术中，太赫兹时域光谱time-domain spectroscopy , THz-TDS )技术是目前使用最广泛的技术之一$ THz-TDS 技术是一种相干探测技术，不同的 物质分子被一定频宽的太赫兹波透射过后，会吸收不同频率的太赫兹光波能量，从而产生特征吸收峰，对应的光谱又被 称为“太赫兹指纹光谱5通过对物质4旨纹谱”的识别可以实现对毒品和爆炸物等生化危险品进行非接触式无损检测，因 此THz-TDS 技术受到了警方、海关、安保反恐等部门的高 度重视(1)$总结近年来国内外关于太赫兹时域光谱识别方法的研 究，主要集中在一些光谱分析法和机器学习方法相结合的技术$马帅等提出一种采用两层受限玻尔兹曼机(restrictedBoltzmann machine , REM)构建深层信念网络模型自动提取太赫兹光谱特征,使用k 最近邻(k-nearest neighbor, k-NN)分类器对不同物质进行识别$ Yin 等⑸提出一种利用遗传算法和偏最小二乘判别分析相结合的方法来鉴别食用油$Mumtaz 等虻通过主成分分析(principal component analysis ,PCA)区分了对太赫兹辐射是透明的聚合物$这些方法往往需要经验丰富的工程师手工设计特征提取器，对于变化的自然数据具有局限性$深度学习方法目前已 经成功运用在图像分类、语音识别等领域，不需要人工设计特征提取器，通过一些非线性的结构把原始数据转变成更加抽象的表达，自动提取特征，特别适合自然数据，并且算法性能会随着数据的丰富而提升$太赫兹时域光谱的识别，本质上是一个非线性分类问题，深度学习方法由激活函数引入非线性，更加适合非线性分类问题$作为深度学习的代表方 法,卷积神经网络(convolutional neural network , CNN)在太赫兹时域光谱识别上应用的相关文献资料很少，循环神经网络收稿日期：2019-11-15,修订日期：2020-03-1?基金项目：安徽省重点研究和开发计划项目(01904e010?0005)资助作者简介：胡其枫，1991年生，博微太赫兹信息科技有限公司算法工程师e-mail : **********************第1期光谱学与光谱分析95（recurrent neural network,RNN#的应用暂无相关文献报道。
功能近红外光谱在大脑成像中的研究及应用陈兴稣;王雪峰;王元庆【摘要】近红外光谱的650～1000 nm是大脑成像的“光学窗口”，功能近红外光谱技术对大脑成像具有非侵入、无需注射造影剂、成本低和方便等优点，被应用于脑成像。
概述了近红外光谱在大脑成像中的原理、方法及发展，总结分析了功能近红外光谱技术对大脑探测在提高系统分辨率方法的3个主要阶段，提出了存在的问题和发展前景。
%Near infrared spectrum of 650-1000nm is the optical window of brain imaging. Functional near infrared spectroscopy (fNIRS) for brain imaging has advantages of non-invasive, no injection of contrast agent, low cost and convenience, so it has been applied to brain imaging. The paper overviews the principle, method and development of near infrared spectral imaging in the brain, analyzes and summarizes the three main stage methods of fNIRS. The three stages have improved the system resolution in the brain imaging. The existing problems and development prospects are also presented.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】7页(P433-439)【关键词】功能近红外光谱;大脑成像;多通道探测;高密度探测【作者】陈兴稣;王雪峰;王元庆【作者单位】伊犁师范学院电子与信息工程学院，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院电子与信息工程学院，新疆伊宁 835000; 南京大学电子科学与工程学院，江苏南京 210046;南京大学电子科学与工程学院，江苏南京 210046【正文语种】中文【中图分类】TN219近红外光谱（near infrared spectroscopy, NIRS）是介于可见光和中红外光之间的电磁辐射波，波长范围大概在650～1000nm。
