泵浦—探测超快光谱中弱信号检测方法研究

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1、硕士学位论文泵浦-探测超快光谱中弱信号检测方法研究STUDYONTHEWEAKSIGNALDETECTIONTECHNIQUEINTHEPUMP-PROBEULTRAFASTSPECTROSCOPY包新雷哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O433.1学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文泵浦-探测超快光谱中弱信号检测方法研究硕士研究生：包新雷导师：杨延强教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：物理系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O433.1SchoolCode:10213U.D.C:535Secr

2、ecyGrade:OpenDissertationfortheMaster’sDegreeinScienceSTUDYONTHEWEAKSIGNALDETECTIONTECHNIQUEINTHEPUMP-PROBEULTRAFASTSPECTROSCOPYCandidate：BaoXinleiSupervisor：Prof.YangYanqiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2016Degree-Confer

3、ring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要超快激光泵浦-探测技术是通过改变探测光脉冲与泵浦光脉冲到达样品的时间间隔，在不同的探测光脉冲相对于泵浦光脉冲的延迟时间条件下，记录探测光通过样品后其光强度的变化情况，从而研究被激发的样品的光学参量随延迟时间变化的规律。超快时间分辨瞬态吸收光谱技术则是一种常用的超快激光泵浦-探测技术，是对物质激发态能量弛豫过程研究的有力工具。在传统的超快激光泵浦-探测技术中，由于记录的是在泵浦光作用前后样品对探测光吸收的相对变化量，当激光器输出能量有起伏时，相邻探测的两个信号光即有泵浦光作

4、用和无泵浦光作用的信号光由于积分时间都比较长分别累加了上百个或者上千个激光脉冲，这样就会有较大的由激光输出随机起伏而引起的背景差异。尤其是样品对探测光吸收的吸光度变化相对比较小的时候，激光器能量输出引起的信号起伏程度甚至比信号本身起伏程度都要明显，这对实验信号的检测以及实验数据的准确性与有效性都会产生很大影响。本文首先对传统的超快时间分辨瞬态吸收实验系统及瞬态吸收光谱进行了介绍。结合超快时间分辨瞬态吸收实验系统原理及激光器输出能量的随机起伏对实验误差的来源进行了分析。提出了一种新的泵浦-探测超快光谱弱信号检测实验方案，对课题提出的实验方案进行理论模拟并与常规的实验方案进行对比，来证实其可以提

5、高实验数据的信噪比。进而，结合泵浦-探测超快光谱弱信号检测改进实验方案及已有的实验经验，搭建泵浦-探测超快光谱弱信号检测改进实验系统。利用其对类胡萝卜素样品进行测量，测量的实验结果与利用传统实验系统测量的实验结果进行对比，来验证泵浦-探测超快光谱弱信号检测改进实验系统可以提高实验数据信噪比。最后，利用搭建成功并调试完善的泵浦-探测超快光谱弱信号检测改进实验系统对瞬态吸收信号比较弱的量子点样品进行测量。检验泵浦-探测超快光谱弱信号检测改进实验系统对弱信号物质瞬态吸收光谱的测量效果。本文对传统超快时间分辨瞬态吸收实验系统的误差来源进行了分析，提出了可以减小实验误差的泵浦-探测超快光谱弱信号检测改

6、进实验方案，并成功利用其对弱信号物质的瞬态吸收光谱进行测量。为科研人员对瞬态吸收信号比较弱的物质激发态粒子数布居及能量弛豫过程等方面的研究提供了新的手段。关键词：泵浦-探测；瞬态吸收光谱；能量起伏；实验误差；弱信号-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractUltrafastlaserpump-probetechnologyisusedforstudyontheopticalparametricvariationofexcitedsamplewiththedelaytimeoftheprobelightpulseandthepumplightpulsechanging,byrecor

7、dingthechangeofprobelightaftertheprobelightthroughthesamplewiththetimeintervalofarrivingatthesamplebetweentheprobelightpulseandthepumplightpulsechanging.Ultrafasttime-resolvedtransientabsorptionspectroscopy