超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)，屬于激光光譜 測量技術領域。
【背景技術】
[0002] 在超快瞬態(tài)吸收實驗中且所測量樣品是溶液狀態(tài)時，當入射光為線性偏振光，溶 液中分子的激發(fā)概率正比于標積ΜΑ·Ε的平方，即C〇S0A2,其中ΘΑ為入射光的電場矢 量E和吸收躍迀矩MA間的夾角。當電場矢量E和吸收躍迀矩MA相互平行時，激發(fā)躍迀概 率最大；當電場矢量E和吸收躍迀矩MA相互垂直時，激發(fā)躍迀概率為零。當線性偏振光照 射一定數(shù)量的溶液分子時，吸收躍迀矩的方向與入射光電場矢量方向接近的分子基團會被 優(yōu)先激發(fā)，這種現(xiàn)象稱為光選擇性。由于激發(fā)態(tài)溶液分子基團分布是各向異性的，因此在瞬 態(tài)吸收實驗中探測光也會受到各向異性的影響而測得含不同偏振特性的實驗數(shù)據(jù)。考慮熒 光生色團特性，一般情況下熒光/吸收觀測選擇在與入射光傳播方向成90°的水平面內(nèi)， 如圖1的Ox軸方向。探測光所測得的強度分量I77和Ii通過旋轉(zhuǎn)置于光電倍增管前面的 偏振片來測定?？偟膹姸瓤梢员硎緸镮 = Ix+Iy+Iz= I 〃 +2Ιι。因此各項異性表示為r = (I,, -Ii Va77 +2Ιι )。考慮N個空間取向隨機分布的分子，在零時刻受到偏振沿Oz軸的 無限短光脈沖激發(fā)。在t時刻，受激分子的輻射躍迀矩ME具有一定的角分布。這些躍迀矩 的空間取向可用與Oz軸的夾角ΘΕ，及相對于Ox軸的方位角φ來表示，如圖2所示。因 為Oz是對稱軸，所以輻射各向異性的最終表達式應與Φ無關。對于某一給定分子i，輻射 躍迀矩沿〇x，〇y，Oz軸的分量分別為ME a i⑴、ME β i (t)、ME γ i⑴，其中a i⑴、β i⑴、
Y1⑴是輻射躍迀矩與坐標系X、y、z夾角的余弦值，心翕+ff=l，ME為躍迀矩矢量的 模。由于Oz軸為對稱軸，? 射各向異性可以表示為〃（ γ = cos θ Ε，因此輻射各向異性與躍迀矩角分布的關系為
[0003] 各向異性衰減的變化能夠顯示生物中色素與蛋白質(zhì)作用中產(chǎn)生的極化子 (poIaron)的動態(tài)變化，側(cè)面揭示生物蛋白分子間的傳能途徑及方式，對人工模擬新能源起 到重要作用?，F(xiàn)有的測量偏振各向異性的方法是在瞬態(tài)吸收實驗中將探測光偏振調(diào)節(jié)為水 平測量一套數(shù)據(jù)，隨后再將探測光調(diào)節(jié)為垂直偏振再進行一次測量，將兩次測得的數(shù)據(jù)通 過上述的理論計算得到各向異性衰減的過程。
[0004] 現(xiàn)在對各向異性衰減探測的方法就是基于瞬態(tài)吸收實驗的基礎上通過兩次測量， 即探測光水平偏振探測和垂直偏振探測。由于上述原理中所描述，兩次不同偏振特性的探 測光的動力學信號是不同的。對相同波長的兩組不同偏振的動力學數(shù)據(jù)進行數(shù)學計算即能 得出各向異性衰減數(shù)據(jù)。兩次動力學的數(shù)學運算實際上是相同時間延遲下所測得光強之間 的數(shù)學關系。如果兩次探測相繼進行，那么我們需要兩次探測中要有絕對相同的延遲時間、 相同的激光條件、相同的樣品條件及相同的探測條件。而這些苛刻的條件經(jīng)過一組測試的 時間長度后很難真正做到，而這樣的差異會導致最后進行運算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果不準確，影 響對真實信號的分析及解釋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術存在無法同步測量導致最后進行運算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果 不準確，影響對真實信號的分析及解釋的問題，提出超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏 振同步探測系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 偏振探測光入射到格蘭偏振分光棱鏡I分光，分光后平行偏振光入射到反射鏡 I，平行偏振光經(jīng)過反射后經(jīng)過電控開關I入射到格蘭偏振分光棱鏡II上，經(jīng)過格蘭偏振 分光棱鏡II后被探測器接收；分光后垂直偏振光經(jīng)過電控開關II入射到反射鏡II上，垂直 偏振光經(jīng)反射鏡II反射到格蘭偏振分光棱鏡II上，再經(jīng)過格蘭偏振分光棱鏡II后被探測器 接收。
[0008] 所述入射的偏振探測光為45°偏振光。
[0009] 本發(fā)明的有益效果：該探測系統(tǒng)保證相同的延遲時間、相同的激光條件、相同的樣 品條件及相同的探測條件下，對樣品進行了實驗探測，實現(xiàn)了瞬態(tài)吸收各向異性的最真實 還原，為探究生物傳能本質(zhì)打下堅實基礎。
【附圖說明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有技術中入射光通過溶液樣品之后探測到的總的光強為I = I77 +2Ιι示 意圖。
[0011] 圖2為輻射躍迀矩的坐標系。
[0012] 圖3為本發(fā)明超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)示意圖；其 中：1、格蘭偏振分光棱鏡I，2、反射鏡I，3、電控開關I，4、電控開關II，5、反射鏡II，6、格 蘭偏振分光棱鏡II，7、探測器。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0014] 如圖3所不，偏振探測光入射到格蘭偏振分光棱鏡I 1分光，分光后平行偏振光入 射到反射鏡I 2,平行偏振光經(jīng)過反射后經(jīng)過電控開關I 3入射到格蘭偏振分光棱鏡II 6 上，經(jīng)過格蘭偏振分光棱鏡II 6后被探測器7接收；分光后垂直偏振光經(jīng)過電控開關II 4入 射到反射鏡II 5上，垂直偏振光經(jīng)反射鏡II 5反射到格蘭偏振分光棱鏡II 6上，再經(jīng)過格蘭 偏振分光棱鏡II 6后被探測器7接收。
[0015] 在前端瞬態(tài)吸收實驗系統(tǒng)中，將偏振探測光調(diào)節(jié)為45°偏振，在與樣品作用過程 中，該偏振光水平與垂直分量均起到了等分作用。當偏振探測光經(jīng)過樣品后入射到格蘭偏 振分光棱鏡I 1上，格蘭偏振分光棱鏡I 1將偏振光分成偏振分別為水平與垂直的兩光束。 將兩個電控開關置于兩路探測光路中，并運用格蘭偏振分光棱鏡II 6將兩束光合束并引入 同一探測器7中。當電控開關在同一時間延遲時相互交替開關一次，即電控開關I 3關電控 開關II 4開及電控開關II 4關電控開關I 3開時，能夠完成兩偏振探測光的同步測量。經(jīng) 由計算機控制，將電控開關I 3關電控開關II 4開及電控開關II 4關電控開關I 3開時采 集到的數(shù)據(jù)分別記錄，便可以得到相同的延遲時間、相同的激光條件、相同的樣品條件及相 同的探測條件下的實驗數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項】
1. 超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)，其特征是，偏振探測光入射 到格蘭偏振分光棱鏡I (1)分光，分光后平行偏振光入射到反射鏡I (2)，平行偏振光經(jīng) 過反射后經(jīng)過電控開關I (3)入射到格蘭偏振分光棱鏡II (6)上，經(jīng)過格蘭偏振分光棱鏡 II (6)后被探測器（7)接收；分光后垂直偏振光經(jīng)過電控開關II⑷入射到反射鏡II (5) 上，垂直偏振光經(jīng)反射鏡II (5)反射到格蘭偏振分光棱鏡II (6)上，再經(jīng)過格蘭偏振分光棱 鏡II (6)后被探測器7接收。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)，其特 征是，所述入射的偏振探測光為45°偏振光。
【專利摘要】超快瞬態(tài)吸收各向異性探測中的兩偏振同步探測系統(tǒng)，屬于激光光譜測量技術領域，為了解決現(xiàn)有技術存在最后進行運算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果走樣，影響對真實信號的分析及解釋的問題，本發(fā)明偏振探測光入射到格蘭偏振分光棱鏡Ⅰ分光，分光后平行偏振光入射到反射鏡Ⅰ，平行偏振光經(jīng)過反射后經(jīng)過電控開關Ⅰ入射到格蘭棱鏡Ⅱ上，經(jīng)過格蘭棱鏡Ⅱ后被探測器接收；分光后垂直偏振光經(jīng)過電控開關Ⅱ入射到反射鏡Ⅱ上，垂直偏振光經(jīng)反射鏡Ⅱ反射到格蘭棱鏡Ⅱ上，再經(jīng)過格蘭棱鏡Ⅱ后被探測器接收。
【IPC分類】G01N21/31
【公開號】CN105043997
【申請?zhí)枴緾N201510289296
【發(fā)明人】趙東旭, 王云鵬, 王飛, 王登魁, 趙斌, 趙欣, 石琳琳, 劉洪珍, 梅晶晶
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月29日