小于10飞秒非共线光参量放大器及其在量子相干态测量方面的应用研究

光合作用过程中能量以量子相干态进行传递的理论和实验研究是当前超快光谱研究的热点问题。 该问题的解决有助于设计新型的太阳能电池，提高其光能转换率。本项目拟开展光合细菌外周捕光天线膜蛋的量子相干传能的超快光谱实验研究。为了实现量子相干态的测量，拟在以脉宽为150飞秒激光为泵源的基础上，搭建一台可以输出小于10飞秒的非共线光参量放大激光装置，建立相应的超短脉冲泵浦探测、二维相干光谱仪，将光谱学研究的时间分辨率提高至几飞秒甚至1飞秒、实现光合作用传能过程相干量子态的测量。

本项目主要围绕小于10飞秒非共线光参量放大器（简称NOPA）的建立及其在相干激发光谱学研究中的应用进行。基本实现了提出的目标。本项目在以下四个方面有阶段性进展:.(1)建立小于10飞秒NOPA一台。脉宽最短8.5飞秒。.(2)利用实验室建立的对称干涉仪测量了NOPA中，由于泵浦光与信号光、闲频光之间光脉冲波前倾斜量之间的关系；使一直以来大家普遍认知的在NOPA中，由于参量放大的能量直接来自于泵浦光，从而放大的信号光的波前倾斜量直接遵循泵浦光波前倾斜的分布这一说法得到验证。.(3)利用实验室的20飞秒NOPA的为光源，以Oxazine 720的甲醇溶液为样品进行瞬态吸收吸收实验；实验数据显示光脉冲相干激发样品分子以后的分子振动波包运动轨迹。而分子振动波包动力学的实验观测在国内尚属首次。另外，这一结果也直接证明实验室的光源脉宽足够短，能够实现对样品的相干激发。.(4)本项目的最终目标是研究光合捕光天线膜蛋白LH2分子在光合作用中能量传递过程的相干特性。因此我们利用850nm的飞秒脉冲进行了瞬态吸收实验。实验结果显示光脉冲激发后存在小于100飞秒的动力学过程。随后，各向异性瞬态吸收实验的实验结果显示，在光脉冲激发后，光谱的各向异性动力学数据并没有明显变化，基本在零附近，这一结果与目前已发表的类似报到有一定的出入，目前我们正在进行数据分析与模型建立。