目錄
1. 基態與激發態
2.?時間上的動力學信息
3.?pump-probe探測技術
4.?時間延遲和同一光源
5.?延時線和OPA
6.?差分信號
7. 斬波器
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1. 基態與激發態
當光照射在物質上時，組成物質的微觀粒子吸收光子，使自身的能量增加，同時也變得不穩定。這樣的前后兩種狀態被稱為基態和激發態。
?2.?時間上的動力學信息
（1）測量穿過物質后的白光光譜，將取光源原始的光譜進行差分處理，獲取對應的穩態光譜信息來評價它們吸收光子的能力。
（2）但由于激發態粒子濃度極低且壽命短暫，常規吸收光譜的結果只能反映基態粒子的統計平均特性，無法獲取其在時間上的動力學信息。
（3）更關鍵的是，激發態體系常呈現復雜的能級結構，多路徑的能量超快持續行為遠超常規設備的檢測極限。
?3.?pump-probe探測技術
（1）為了獲取時間上的動力學信息，需要借助與之匹配的超快工具飛秒脈沖激光器（在進行激發和探測時，避免信號平均化，從而直接獲取瞬態的信息）。
（2）可以使用一束單色的飛秒脈沖激光迅速的完成一次泵浦，同時控制另一束脈沖白光，讓它在粒子回到基態前，比如被激發后50ps（皮秒），快速的完成一次探測，捕捉瞬間的吸收光譜信息，以此解析粒子所處的狀態。這種先激發再探測的手段就被稱為泵浦探測技術。
（3）也可以在激發后50皮秒、500皮秒甚至5000皮秒都進行探測。將不同瞬間的結果逐幀連接在一起，就可以還原出粒子在激發態的持續路徑和行為。（時間分辨泵浦探測技術獲取瞬態吸收光譜的基本思路）。
?4.?時間延遲和同一光源
（1）考慮到對兩束光在皮秒甚至飛秒級別的精準時間控制，如果使用電信號作為觸發來控制兩束光在飛秒級別的精準時間延遲幾乎不可能(現有電子元件的響應時間通常在皮秒（ps, 10?12秒）量級，而飛秒（fs, 10?1?秒）比電子器件的固有響應時間快1000倍。即使高速光電二極管或場效應管（FET）也無法直接生成或檢測飛秒級脈沖)。
（2）時間延遲：通過設置兩束光前進不同的光程，可以利用光的超快傳播速度輕易的操控二者，以特定的時間間隔先后到達樣品。這個時間差通常稱為時間延遲，這意味著1毫米的光程差對應大約3.3ps的延遲。
（3）同一光源（時間同步）：更進一步，激發光和探測光如果來自于同一個光源，就可以天然的解決二者出發時間的同步問題。
5.?延時線和OPA
（1）延時線：在此基礎上，利用多個反射鏡組成長度可調的機械裝置，就可以便捷的調節探測光的光程，控制探測光相對泵譜光的延時，從而能夠探測激發后不同時刻的信息，最終組合出完整的動力學路徑。這一部分也被稱為延時線。
（2）OPA：而考慮針對不同的樣品需要不同波長的光進行激發，使用光學參量放大器（Optical Parametric Amplifier）來放大所需波長的光，實現單波長的泵浦。同時使泵浦光和探測光以一定夾角在樣品上匯聚，讓它們在激發或探測完樣品后沿著不同的方向離開，避免用于激發的信號也被光譜儀采集到。
6.?差分信號
在泵浦過程中，即使激發光再亮，也只能將很小的一部分粒子泵浦到激發態，這時探測到的大部分吸收信號仍然來自于未被激發的激態粒子。激發態信號引起的微弱改變，肉眼難以區分。因此，需要把激發前后的信號進行差分，這樣才能獲得能夠清晰展示激發態特征的差分吸收光譜。
7. 斬波器
斬波器：而在現有模式下，泵浦和探測兩束脈沖激光在一個脈沖周期內間隔一定時間相繼到達樣品，不斷的獲得樣品被激發后的信息，但卻無法獲得樣品未被激發的信息用于差分。
假如可以通過某種方式周期性的關閉或者遮擋泵浦光，讓原本的探測模式變成激發探測，下一個周期不激發探測，然后激發探測、不激發探測，就成對的獲得了樣品被激發和未被激發的信號。
要做到這一點，只需要在泵浦光的光路中增加一個像風扇一樣的小裝置。它通過以固定頻率高速旋轉，周期性的遮擋通過的泵浦光就可以實現對樣品間歇性的激發。這個過程像把光的頻率斬成了兩半一樣。也正因如此，它被形象地稱為斬波器。
