近年來，隨著飛秒脈衝(chong) 激光技術的發展，飛秒時間分辨光譜技術在納米材料的載流子弛豫動力學、化學反應動力學、光合作用超快過程等研究領域得到了廣泛應用。其中很多研究對象的超快動力學性質具有高度空間依賴性，如納米材料、量子線、量子點以及光合係統捕光色素複合物等。由於(yu) 普通的遠場飛秒光譜技術受到衍射極限的限製，無法對納米結構的非均一性所造成的精細結構加以分析，因此有必要在突破光學衍射極限的尺度上進行探測，而近年來發展的掃描近場光學顯微鏡（SNOM）可以滿足上述這一要求。

　　北京大學物理學院張家森教授 等人在今年6月出版的《物理學報》上，發表了題為(wei) “飛秒時間分辨近場光學係統實現及其應用”的論文。這是國內(nei) *實現飛秒光脈衝(chong) 和近場光學顯微鏡相結合，成功實現了三維空間加一維時間的四維高分辨光譜，從(cong) 而為(wei) 研究介觀尺度下的超快物理過程提供了有力的工具。

　　該論文作者在實驗技術和方法上具有創新性，他們(men) 實現飛秒光脈衝(chong) 和近場光學顯微鏡相結合，成功實現了飛秒時間分辨近場光學係統。該係統通過高頻聲光調製和差頻鎖相探測，極大提高了信噪比並消除了抽運、探測光本底信號，從(cong) 而在收集模式下測得了飛秒時間分辨的透射光微弱信號變化。同時獲得了80nm的空間分辨和小於(yu) 200fs的時間分辨測量。利用該實驗係統，研究了金納米結構的熱電子弛豫動力學過程，觀察到了不同位置間熱電子弛豫動力學的差異。

　　飛秒時間

　　物理學上兩(liang) 個(ge) 重要的尺度：空間尺度和時間尺度，由於(yu) 納米科技的發展，人們(men) 已經能研究納米尺度甚至亞(ya) 納米尺度的物理過程。在時間尺度上，電子技術隻能分辨皮秒（10的負12次方）量級的物理過程，而很多重要的過程，如化學反應及光合作用等，往往發生在飛秒（10的負15次方）量級。目前能夠探測飛秒物理過程的反應是利用光學反應，利用飛秒光脈衝(chong) 作為(wei) 時間尺子，測量飛秒量級的超快物理學過程。為(wei) 了測量納米尺度的超快物理過程，必須用光學反應，但普通光學顯微鏡的空間分辨率隻能達到微米到亞(ya) 微米，為(wei) 了獲得納米量級的光學空間分辨，必須用近年來的近場光學顯微鏡。

　　研究目的

　　其研究主題是將飛秒激光的高時間分辨為(wei) 近場光學顯微鏡的高空間分辨結合起來，獲得能夠研究納米尺度的超快動力學過程的飛秒近場光學係統。本係統的難點有兩(liang) 個(ge) ：一是飛秒激發和近場光學係統結合後，其信號非常弱，往往淹滅在噪聲當中，無法測探；二是飛秒激光脈衝(chong) 經過近場光學係統的光纖探針後，被展寬成皮秒脈衝(chong) ，使時間分辨降低。經過兩(liang) 年的努力，我們(men) 成功解決(jue) 了上述兩(liang) 個(ge) 難點，實現了國內(nei) *飛秒近場光學係統，達到先進水平，時間分辨達到170飛秒，空間分辨率達到80納米。在上，隻有瑞典、日本等幾個(ge) 研究小組實現了飛秒近場光學係統。