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利用高品質超短脈衝及超寬頻高靈敏度偵測器研究微結構之超快變化
(2012)
小林孝嘉
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KOBAYASHI TAKAYOSHI
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國立交通大學電子物理學系（所）
由小林孝嘉教授構思研發的非共線光參數放大器(NOPA)光學系統，已在交大先進雷射研究中心(ALRC)完成設置，目前這個NOPA 系統可產生脈衝寬度在10 飛秒以下，波長範圍在500-700 nm(可見光-近紅外光，VIS-NIR )之間的超短脈衝雷射，搭配多頻道的鎖相放大器及光偵測系統，可同步量測128 頻道的瞬時訊號。在本計劃中，我們擬將把NOPA 產生的脈衝雷射波長延伸至紫外光範圍(UV, 350-450 nm)，我們擬採用三種方法，即利用可見光波段的NOPA 脈衝的諧波產生，或利用鈦藍寶石雷射產生的四波混成，或利用以氬氣填充中空的光纖，來得到UV 脈衝。所產生的寬頻UV 脈衝，再經過菱鏡對壓縮至10 飛秒以下。我們同時擬建立UV 光的多頻道偵測系統，並將擴增光偵測系統至256 頻道，以便增加頻譜的解析能力。結合上述的高品質NUV-VIS-NIR 超短雷射脈衝(即實驗穩定、頻譜穩定及平坦)與256 頻道的高頻譜解析力的偵測系統，我們將建立一套在NUV-VIS-NIR(1.65 eV to 3.4 eV) 的波段中，具有10 飛秒的時間解析力和1 nm 的光譜解析力的時間解析光譜量測系統。激發探測實驗系統可以是UV 激發/UV 探測，或是UV 激發/可見光探測，或是可見光激發/UV 探測等不同組合。上述強大功能的雷射和偵測系統，將被應用於化學與生物科學中的”能階躍遷光譜”以及”即時分子振動光譜”的量測。當光譜延伸至UV 波段時，我們將可以觀測不同分子(包含簡單分子或如聚合物之複雜分子)的動力學行為及能態結構。許多激發態分子結構的重要資訊將可獲取，這是瞭解分子在每一個激發態反應機制的關鍵資訊，並可進一步利用Woodward-Hoffman rule 來做驗證。輸出脈衝頻寬增加後的NOPA 系統，可以利用相同的三氯甲烷激發氧化方式，來對蛋白質的反應過程作解析，進一步得到蛋白質摺疊機制的重要訊息。此系統也可以用來探測以往只能用理論來預測的微結構改變，像是在光－生物反應的過程裡，視紫紅質的光致順反異構化以及氧基血紅素的光解等等，透過解析來自物質的鍵結在基態以及激發態的振動訊號來得到結構的改變量，解析度約為20 mÅ。此外，更可以利用此超高時間解析和超寬頻的光譜技術，來研究凝態物質中的強關聯電子系統(如超導體、超巨磁阻以及多鐵材料等)的準粒子超快動力行為。我們可以同時量測在不同波長和溫度的條件下，不同型態的準粒子的弛緩行為，這些結果將提供有關這些奇特材料的物理機制的關鍵訊息，如相共存、極化子和電荷有序之動力行為、同調聲子行為、電子-聲子耦合強度、電子能帶結構與能隙對稱等。它提供我們探索這些材料一個嶄新的技術。
利用高品質超短脈衝及超寬頻高靈敏度偵測器研究微結構之超快變化
(2011)
小林孝嘉
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KOBAYASHI TAKAYOSHI
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國立交通大學電子物理學系（所）
由小林孝嘉教授構思研發的非共線光參數放大器(NOPA)光學系統，已在交大先進雷射研究中心(ALRC)完成設置，目前這個NOPA 系統可產生脈衝寬度在10 飛秒以下，波長範圍在500-700 nm(可見光-近紅外光，VIS-NIR )之間的超短脈衝雷射，搭配多頻道的鎖相放大器及光偵測系統，可同步量測128 頻道的瞬時訊號。在本計劃中，我們擬將把NOPA 產生的脈衝雷射波長延伸至紫外光範圍(UV, 350-450 nm)，我們擬採用三種方法，即利用可見光波段的NOPA 脈衝的諧波產生，或利用鈦藍寶石雷射產生的四波混成，或利用以氬氣填充中空的光纖，來得到UV 脈衝。所產生的寬頻UV 脈衝，再經過菱鏡對壓縮至10 飛秒以下。我們同時擬建立UV 光的多頻道偵測系統，並將擴增光偵測系統至256 頻道，以便增加頻譜的解析能力。結合上述的高品質NUV-VIS-NIR 超短雷射脈衝(即實驗穩定、頻譜穩定及平坦)與256 頻道的高頻譜解析力的偵測系統，我們將建立一套在NUV-VIS-NIR(1.65 eV to 3.4 eV) 的波段中，具有10 飛秒的時間解析力和1 nm 的光譜解析力的時間解析光譜量測系統。激發探測實驗系統可以是UV 激發/UV 探測，或是UV 激發/可見光探測，或是可見光激發/UV 探測等不同組合。上述強大功能的雷射和偵測系統，將被應用於化學與生物科學中的”能階躍遷光譜”以及”即時分子振動光譜”的量測。當光譜延伸至UV 波段時，我們將可以觀測不同分子(包含簡單分子或如聚合物之複雜分子)的動力學行為及能態結構。許多激發態分子結構的重要資訊將可獲取，這是瞭解分子在每一個激發態反應機制的關鍵資訊，並可進一步利用Woodward-Hoffman rule 來做驗證。輸出脈衝頻寬增加後的NOPA 系統，可以利用相同的三氯甲烷激發氧化方式，來對蛋白質的反應過程作解析，進一步得到蛋白質摺疊機制的重要訊息。此系統也可以用來探測以往只能用理論來預測的微結構改變，像是在光－生物反應的過程裡，視紫紅質的光致順反異構化以及氧基血紅素的光解等等，透過解析來自物質的鍵結在基態以及激發態的振動訊號來得到結構的改變量，解析度約為20 mÅ。此外，更可以利用此超高時間解析和超寬頻的光譜技術，來研究凝態物質中的強關聯電子系統(如超導體、超巨磁阻以及多鐵材料等)的準粒子超快動力行為。我們可以同時量測在不同波長和溫度的條件下，不同型態的準粒子的弛緩行為，這些結果將提供有關這些奇特材料的物理機制的關鍵訊息，如相共存、極化子和電荷有序之動力行為、同調聲子行為、電子-聲子耦合強度、電子能帶結構與能隙對稱等。它提供我們探索這些材料一個嶄新的技術。
利用高品質超短脈衝及超寬頻高靈敏度偵測器研究微結構之超快變化
(2010)
小林孝嘉
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KOBAYASHI TAKAYOSHI
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國立交通大學電子物理學系（所）
由小林孝嘉教授構思研發的非共線光參數放大器(NOPA)光學系統，已在交大先進雷射研究中心(ALRC)完成設置，目前這個NOPA 系統可產生脈衝寬度在10 飛秒以下，波長範圍在500-700 nm(可見光-近紅外光，VIS-NIR )之間的超短脈衝雷射，搭配多頻道的鎖相放大器及光偵測系統，可同步量測128 頻道的瞬時訊號。在本計劃中，我們擬將把NOPA 產生的脈衝雷射波長延伸至紫外光範圍(UV, 350-450 nm)，我們擬採用三種方法，即利用可見光波段的NOPA 脈衝的諧波產生，或利用鈦藍寶石雷射產生的四波混成，或利用以氬氣填充中空的光纖，來得到UV 脈衝。所產生的寬頻UV 脈衝，再經過菱鏡對壓縮至10 飛秒以下。我們同時擬建立UV 光的多頻道偵測系統，並將擴增光偵測系統至256 頻道，以便增加頻譜的解析能力。結合上述的高品質NUV-VIS-NIR 超短雷射脈衝(即實驗穩定、頻譜穩定及平坦)與256 頻道的高頻譜解析力的偵測系統，我們將建立一套在NUV-VIS-NIR(1.65 eV to 3.4 eV) 的波段中，具有10 飛秒的時間解析力和1 nm 的光譜解析力的時間解析光譜量測系統。激發探測實驗系統可以是UV 激發/UV 探測，或是UV 激發/可見光探測，或是可見光激發/UV 探測等不同組合。上述強大功能的雷射和偵測系統，將被應用於化學與生物科學中的”能階躍遷光譜”以及”即時分子振動光譜”的量測。當光譜延伸至UV 波段時，我們將可以觀測不同分子(包含簡單分子或如聚合物之複雜分子)的動力學行為及能態結構。許多激發態分子結構的重要資訊將可獲取，這是瞭解分子在每一個激發態反應機制的關鍵資訊，並可進一步利用Woodward-Hoffman rule 來做驗證。輸出脈衝頻寬增加後的NOPA 系統，可以利用相同的三氯甲烷激發氧化方式，來對蛋白質的反應過程作解析，進一步得到蛋白質摺疊機制的重要訊息。此系統也可以用來探測以往只能用理論來預測的微結構改變，像是在光－生物反應的過程裡，視紫紅質的光致順反異構化以及氧基血紅素的光解等等，透過解析來自物質的鍵結在基態以及激發態的振動訊號來得到結構的改變量，解析度約為20 mÅ。此外，更可以利用此超高時間解析和超寬頻的光譜技術，來研究凝態物質中的強關聯電子系統(如超導體、超巨磁阻以及多鐵材料等)的準粒子超快動力行為。我們可以同時量測在不同波長和溫度的條件下，不同型態的準粒子的弛緩行為，這些結果將提供有關這些奇特材料的物理機制的關鍵訊息，如相共存、極化子和電荷有序之動力行為、同調聲子行為、電子-聲子耦合強度、電子能帶結構與能隙對稱等。它提供我們探索這些材料一個嶄新的技術。