利用飞秒光子回波研究叶绿素a分子的相干动力学

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1、硕士学位论文利用飞秒光子回波研究叶绿素A分子的相干动力学COHERENCEDYNAMICSOFCHLOROPHYLLABYFEMTOSECONDPHOTONECHO刘斌哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O433.5+4学校代码：10213国际图书分类号：543.4密级：公开工学硕士学位论文利用飞秒光子回波研究叶绿素A分子的相干动力学硕士研究生：刘斌导师：夏元钦教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O433.5+4U.D.C:54

2、3.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCOHERENCEDYNAMICSOFCHLOROPHYLLABYFEMTOSECONDPHOTONECHOLiuBinCandidate：Prof.XiaYuanqinSupervisor：MasterofEngineeringAcademicDegreeAppliedfor：PhysicalElectronicsSpeciality：SchoolofAstronauticsAffiliation：June,2016DateofDefence：H

3、arbinInstituteofTechnologyDegree-Conferring-Institution：摘要摘要光子回波技术广泛的用来研究各种物质的超快动力过程。伴随着飞秒激光以及掺钛蓝宝石锁模激光器的的出现，实验上能够获得脉冲宽度数个飞秒的激光脉冲，使得利用飞秒激光器研究溶剂超快动力学过程成为了可能。飞秒光子回波技术被认为是研究溶剂动力学过程非常有用的方法。这种方法可以测量几飞秒到几纳秒时间范围内的失相时间。光子回波采用共振激发的手段得到受激样品的振动动态信息。飞秒激光脉冲的频率宽度常常比电子激发态上的振动能级间隙要宽，所以利用

4、飞秒光子回波能够同时将多个能级激励。通过光子回波信号的频谱可以得到电子激发态上的振动模式。理论上建立了光子回波多模布朗振动(MultimodeBrownianOscillator，简称MBO)模型的相关函数。模拟了时间响应函数的随入射频率的响应，结果表明相位重构光谱谱线沿着对角线方向被挤压。非相位重构光谱谱线沿着非对角线方向被挤压，沿对角方向的均匀加宽被抑制。通过建立的5种MBO型相关函数模拟了叶绿素A分子的光子回波光谱和峰移光谱。结果表明光子回波光谱和峰移光谱的变化规律和相关函数的变化规律相同。模拟了温度、脉冲宽度、脉冲类型、脉冲啁啾对

5、光子回波光谱的影响。结果表明光子回波强度和温度之间是线性关系；和脉冲宽度之间是指数关系；和啁啾参量之间是对称关系。实验上利用飞秒光子回波光谱技术开展了叶绿素A分子和BBO晶体(β相偏硼酸钡，β-BaB2O4)的相干动力学研究。利用662nm激光脉冲为泵浦光，800nm的脉-5冲作为探测光，以浓度为5.6*10mol/L的叶绿素A甲醇溶液和BBO晶体为研究对象开展了双色三脉冲光子回波实验。拟合参数表明BBO晶体快速振动项比重较小，分子的慢速振动是主要的振动形式；BBO晶体的三维光子回波光谱表明入射飞秒脉冲激发了电子到单个激发态。通过叶绿素A

6、分子的光子回波光谱得到不同延迟时间的衰减常数。拟合结果表明在初始时刻快速振动是分子的主要运动方式，慢速振动和静态微扰较弱，这是由叶绿素A分子在溶液中的布朗运动造成的。得到了叶绿素A分子瞬态光栅信号的快速衰减时间约为100fs，慢速衰减时间约为300fs。双色三脉冲光子回波实验结果表明MBO模型相关函数能够用于光子回波光谱分析。关键词：光子回波；瞬态光栅；多模布朗振动模型；相干动力学-I-AbstractAbstractPhotonechotechniqueiswidelyusedforthestudytheultrafastdynamic

7、alprocessinvarioussubstances.Withtheriseoffemtosecondmode-lockedandtitaniumsapphirelaser,pulseswithwidthofseveralfemtosecondscanbeexperimentallyobtained,whichmakesitpossibletostudytheultrafastsolventdynamics.Femtosecondphotonechotechnique,referredtoasausefulmethodtothestu

8、dyofsolventdynamics,canmeasuredephasingtimerangingfromfemtosecondstonanoseconds,wheredynamicinfo