深圳大学电子与信息工程学院射频异质异构集成全国重点实验室，广东 深圳 518060
金属纳米颗粒除了用作光学谐振腔，也是一类声学谐振腔，具有非常优异的声学振动性能。本文对金属声学谐振腔的相干声学振动及应用进行了概述。首先，介绍了金属纳腔相干声学振动的超快光学激发机制，并讨论了瞬态吸收光学显微镜对单个纳腔声学振动的探测；其次，阐述了几种简单金属声学纳腔（包括纳米球、纳米棒、纳米片）的振动模式、振动频率以及它们与纳腔尺寸、形状之间的关系；然后，重点讨论了金属纳腔间的声学振动强耦合现象，从多种纳腔耦合体系的实验出发，并从理论上分析了其中的耦合模式和耦合物理机制；接下来，对高频声学纳腔的应用进行了举例分析，详细讨论了高频声学振动在纳米流体学方面的应用；最后，对高频声学纳腔的未来发展趋势与应用前景进行了展望。
超快光谱学 金属纳腔 相干声学振动 声子学器件 强耦合 光学学报
2023, 43(16): 1623015
1 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
二维 PtSe2 具备宽可调带隙、高稳定性等优点, 在新型光电器件方面具有极大应用价值。利用时间分辨太赫兹光谱研究了不同厚度 PtSe2 中的光生载流子超快动力学, 发现该材料瞬态太赫兹光电导的幅度及其激发光强度依赖性随材料厚度的增加呈现出显著的非线性增加趋势。通过太赫兹光电导频谱分析, 获得了光生载流子浓度、散射时间、背散射因子等动力学参数, 并结合激发波长依赖的太赫兹弛豫动力学, 推测束缚激子和自由载流子的竞争是引起这种厚度非线性关系的主要原因。此外, 基于光泵浦- 光探测光谱证明了 PtSe2 中的激子效应及半导体-半金属转变。该工作演示了层数对 PtSe2 中非平衡态动力学的有效调控, 对贵金属基二维材料在光电器件方面的应用具有指导意义。
超快光谱学 光生载流子动力学 太赫兹 二硒化铂 ultrafast spectroscopy photocarrier dynamics terahertz PtSe2
1 University of Electro-Communications, 1-5-1 Chofugaoka, Chofu, Tokyo 182-8585, Japan
2 ICORP, JST, 4-1-8 Honcho, Kawaguchi, Saitama, 332-0012, Japan
3 Department of Electrophysics, National Chiao-Tung University, Hsinchu 30010, China
4 Institute of Laser Engineering, Osaka University, 2-6 Yamada-oka, Suita,Osaka 565-0971, Japan
利用脉宽小于5 fs的激光脉冲超快光谱同时研究了RuⅡ(TPP)(CO)的电子弛豫和振动动力学。研究认为，由1Qx(1,0)(π,π*) and 1Qx(0,0)(π,π*)产生的信号按1Qx(1,0)(π,π*)→1Qx(0,0)(π,π*)→3(d,π*)→3(π,π*) 和1Qx(0,0)(π,π*)→3(d,π*)→3(π,π*)的顺序从高能态衰减到低能态。1Qx(1,0)(π,π*), 1Qx(0,0)(π,π*),3(d,π*),和3(π,π*)的电子寿命依次为(230±70) fs,( 1 150±260) fs,(2 150±360) fs和极大于4.8 ps。3(d,π*)和3(π,π*)的寿命估计为(2150±360) fs和极大于4.8 ps。计算动态Stokes-shift过程中的能量衰减率，得到了从1Qx(1,0)(π,π*)到1Qx(0,0)(π,π*)的渡越时间为(190 ± 40) fs，表明1Qx(1,0)(π,π*)的寿命与该渡越时间有相对较好的一致性。对频谱图的分析表明，依赖时间变化的振动光谱与自旋态变化有关，自旋态可以通过曲线交叉点或者单态和三重态之间的势能面的圆锥交面从激发单重态中的Franck -Condon态变化到三重态。研究发现，不能简单地使用单重态信号频谱的指数衰减形式和三重态振动信号频谱的指数增长形式来表示这种动态变化。相反，振动频谱的变化伴随着复杂的动态变化。首先，单重态振动频谱发生衰减，然后产生不同于单重态和三重态的新的振动频谱。新的振动频谱增长和衰减后，三重态的振动频谱开始增长。这种动态变化似乎与电子频谱的动态变化不同，将这种明显差异的原因解释为：振动频谱的变化可以敏感地检测处于平衡点和过渡状态或者接近锥形交集状态中的单重态和三重态的结构差异。
振动光谱 超快光谱学 激光光谱法 分子结构 自旋 动力学 vibration spectrum ultrafast spectroscopy laser spectroscopy molecular structure spin dynamics
1 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
2 华南理工大学化学系, 广东 广州 510641
3 中山大学化学与化工学院, 广东 广州 510275
采用稳态和时间分辨的瞬态光谱技术对比研究了一种Corrole化合物5, 10, 15-三(五氟苯基)Corrole(F15TPC)和一种卟啉化合物5, 10, 15, 20-四(五氟苯基)卟啉(F20TPP)的光物理特性。结果表明：F15TPC的B带吸收峰较宽而F20TPP的强而窄, F15TPC的Q带有两个吸收峰而F20TPP有四个。F15TPC的荧光量子产率为0.15, 荧光寿命为4.8 ns, F20TPP的荧光量子产率为0.05, 荧光寿命为11.1 ns; 与F20TPP相比F15TPC具有发光效率高、荧光寿命短的特点。F15TPC具有较大的发光速率常数和无辐射跃迁速率常数, 这可能是由于F15TPC少了一个氟代苯基, 致使其发色团本身的电子结构发生变化所致。另外空间结构的不对称性和非共面性也对其光物理性质有影响。
超快光谱学 光物理特性 卟啉
中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广州 510275
提出了一种实现大行程飞秒激光脉冲对相位控制的方法。其设计思想是：在迈克耳孙干涉仪中,利用改变激光偏振态的方法改变输出两光束的光程差因子。在对He-Ne激光输出的两束光实现相位锁定的基础上,进而提出了一种可对于超短激光双脉冲相对相位差实现超大行程控制的方法。对He-Ne激光的动态相位锁定、以及飞秒激光脉冲对的相对相位差控制分别作了实验验证。对He-Ne激光的静态相位锁定结果表明干涉仪两臂光程差可以控制在纳米精度;而飞秒激光脉冲测量自相关曲线与理论拟合结果非常接近,经傅里叶变换可得到较好的单峰谱图。该系统能够在实验范围中几乎无行程限制地实现飞秒激光脉冲对的相对相位动态稳定控制。
超快光学 超快光谱学 相位控制 反馈控制
