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1、3飞秒物理、飞秒化学和飞秒生物学1)马国宏 郭立俊 钱士雄(复旦大学物理系 上海 200433)摘 要 飞秒激光技术因其极高的时间分辨特性而被广泛应用于研究多种材料的超快过程,文章从几个侧面就飞秒技术在物理学、化学及生物学等方面的应用作了介绍.在飞秒物理方面,介绍了飞秒技术在研究半导体量子阱材料、纳米材料的性质及高次谐波产生等方面的研究进展;飞秒化学则主要介绍了飞秒技术在研究光化学反应、光解离过程、键的断裂与结合以及相关的动力学过程的应用;在生物方面,则介绍利用飞秒技术研究光合作用中的能量传递过程、视觉系统
2、中的光致异构化过程以及DNA中的电荷传递及质子传递等过程的研究现状.关键词 飞秒激光技术,飞秒物理,飞秒化学,飞秒生物学,超快过程FEMTOPHYSICSFEMTOCHEMISTRYANDFEMTOBIOLOGYMAGuo2HongGUOLi2JunQIANShi2Xiong(DepartmentofPhysics,FudanUniversity,Shanghai200433,China)AbstractFemtosecondlasertechnologyhasattractedmuchattentiondue
3、toitsextremelyhightemporalresolution,whichisessentialtotheresearchofultrafastprocessesinvariousmaterials.Wepresentanoverviewofrecentprogressinfemtophysics,femtochemistryandfemtobiology.Infemtophysics,wefocusonsemiconductorquantumwells,nanometermaterialsandhig
4、hharmonicgeneration.Infemtochemistry,wedescribetheapplicationoffemtosecondlaserstostudiesofchemicalreactionprocesses,isomerization,breakingandformingofthebond,andthedynamicsoftransitionstates.Infemtobiology,muchprogressinunderstandingultrafastprocessesinphoto
5、synthesis,visionandDNAhasbeenachie2vedinrecentyears.Keywordsfemtosecondlasertechnique,femtophysics,femtochemistry,femtobiology,ultrafastprocess章主要对飞秒激光测量技术及其在物理、化学及生1 引言物学等几个方面的应用作简要介绍.在20世纪80年代开创并在90年代得到成熟2 飞秒超快过程的实验方法臻善的飞秒激光技术为人们研究自然界的各种超快动力学过程提供了强大的工具,至今飞秒
6、激光器的利用飞秒脉冲研究材料的非线性光学性质和超脉冲持续时间最短已接近3fs,而几十fs或几百fs左快响应过程的技术主要有:四波混频(FWM)、光学右的飞秒激光器均有商品出售,这大大促进了飞秒克尔效应、泵浦-探测(pump-probe)、Z-扫描(z-[1]科学及相关学科研究的发展.飞秒激光具有持续时scan)和三倍频(THG)等技术.原则上讲,这些技术间短、峰值功率大等特点,使我们可以研究光与物质与纳秒、皮秒测试技术是类似的,但飞秒实验技术的相互作用过程中的各种超快现象,特别是发生在亚一个重要和最突出的特点是其
7、极好的时间分辨特皮秒及飞秒时域的超快过程.比如,飞秒激光技术可性,通过这些测量,人们可以获得处于飞秒时域超快以用来研究半导体量子阱和金属团簇中的非平衡热过程的有关信息.电子弛豫、电子-声子相互作用及非局域电子云的光学克尔效应(OKE)技术是利用一束强的线偏极化过程;研究半导体和金属纳米颗粒的超快非线振光作为泵浦光激发待研究的材料,使其产生光感性光学性质及相干声子过程;研究软X射线波段高次谐波产生和与光纤通信有关的超快光电子器件;3国家自然科学基金(批准号:19774018,69977008)资助项目研究化学反应中
8、的超快动力学过程以及光合作用和2000-09-30收到初稿,2000-10-25修回视觉过程中的超快能量传递和电荷分离过程等.文1)联系人:电话(021)65642373;E-mail:sxiqian@fudan.edu.cn30卷(2001年)6期·349·©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsres
