荧光上转换光谱仪——微弱荧光<100fs时间分辨寿命探测
一．荧光fs时间分辨光谱仪概述
昊量光电新推出交钥匙（turnkey）荧光上转换动力学光谱仪，用于测量溶液、固体样品和薄膜在飞秒至纳秒时间尺度上的荧光上升与衰减动力学，并可进行荧光各向异性测量。系统采用和频上转换（sum-frequency upconversion）技术，固有时间分辨率可达 100 fs 以内，探测范围覆盖 350–1300 nm（可见至近红外）。
工作原理：飞秒激光脉冲激发样品产生荧光，荧光被引导至非线性晶体，与一束经光学延迟线延时的飞秒门控脉冲在晶体内发生和频（SFG）。只有当门控脉冲与荧光在时间上重叠时才会产生和频信号，等效于以飞秒脉冲为“快门”的光学门控。通过精密扫描光学延迟（步进 1.33 fs），即可在选定波长重建荧光随时间上升与衰减的完整动力学曲线。时间分辨率不受探测器与电子学响应限制，而由激光脉冲宽度决定；系统灵敏度取决于激发光平均功率、脉冲重复频率、样品发射寿命、光谱仪转换效率、光子计数暗计数与测量时间。
FluoMax 面向分子光谱学、光化学、光物理、材料科学、光生物学与纳米科学研究，为需要亚皮秒时间分辨荧光动力学的研究团队提供一体化解决方案。系统提供 -SC（振荡器）与 -MP（放大器）两个版本，兼容主流 Ti:Sapphire 与 Yb 飞秒激光器。
二．荧光fs时间分辨光谱仪与同类型产品的区别
荧光时间分辨光谱仪（本产品）是一台专门测量"荧光发出之后如何随时间演化"的设备，时间分辨率可达 100 飞秒以内。它与瞬态吸收光谱仪、荧光寿命测量设备同属时间分辨光谱家族，但三者观察的角度不同，相互补充而非替代。
瞬态吸收光谱仪测量的是材料被光激发后吸收光谱的变化（ΔA），它可以"看见"激发态的全部行为——包括电荷分离、载流子复合等不发光的过程，且不要求样品发光。但它看荧光的方式是间接的：借助受激发射（SE）信号，该信号与基态漂白等成分混叠，并受白光连续谱色散（啁啾）与散射污染的影响；对弱荧光样品，SE 信号往往微弱到难以测量。而本产品能够直接收集样品发出的荧光，通过和频光学门控逐点测量：无白光啁啾问题，时间分辨率全波段一致，单光子计数方式使弱荧光样品也能获得良好信噪比。
荧光寿命测量设备（tcspc 时间相关单光子计数）与荧光寿命成像显微镜（FLIM）能给出荧光寿命值与空间分布，但其时间分辨率通常为数十皮秒至纳秒量级，所以荧光发出后几十飞秒至皮秒内发生的过程（溶剂化弛豫、振动弛豫、超快能量转移）在这一量级上会被整体平均成一个"寿命值"，无法分辨。本产品的时间分辨率（100 飞秒以内）比皮秒级寿命测量快两到三个数量级，能够把上述早期过程逐一分辨；配合单光子计数，弱荧光样品同样可测，并支持荧光各向异性测量——这些都是寿命测量设备难以做到的。
概括而言，瞬态吸收光谱仪与荧光寿命测量设备各有领地：前者看全部激发态过程，后者看寿命长短与空间分布。但对"荧光发射本身的飞秒级细节"，两者均无法直接提供：瞬态吸收看荧光需借助受激发射的间接信号并受白光啁啾影响，荧光寿命设备则受限于皮秒级时间分辨率。本产品以和频光学门控直接测量荧光发射，时间分辨率 100 飞秒以内、全波段一致，弱荧光可测、支持各向异性。"直接、飞秒级、弱荧光可测"，正是本产品与另外两类设备的核心差异。
参数 | 规格 |
固有时间分辨率 | <100 fs |
时间窗口 | 2 or 3.3 ns（DP版本 4 or 6.6 ns） |
延迟步进 | 1.33 fs（DP版本 2.67 ns） |
探测光谱范围 | 350–1300 nm |
光谱分辨率 | VIS 0.7–8 nm； NIR 1–10 nm |
探测方式 | 单光子计数 PMT |
暗计数 | <30 cps（典型 <10 cps） |
光子计数率 | 2.5×10⁶ cps |
输入激光（SC版本） | Ti:Sapphire 680–1040 nm 或 Yb 1030–1060 nm 振荡器； 1–100 MHz； 7–50 nJ； 脉宽 30–200 fs； 线偏振、近 TEM00、光斑 1–8 mm |
输入激光（MP版本） | Ti:Sapphire 770–820 nm 或 Yb 1030–1060 nm 再生放大器； 0.5–10 kHz； 50–450 µJ； 脉宽 30–200 fs； 线偏振、近 TEM00、光斑 5–15 mm |
激发单元 | SC版本：内嵌 SHG（外置 THG 可选）； MP版本：内嵌 SHG（外置 THG 或 OPA） |
荧光各向异性测量 | 支持 |
软件 | 独立软件与 LabVIEW |
尺寸 / 重量 | 960 × 710 × 240 mm / 约 56 kg |
1. 亚 100 fs 固有时间分辨率
采用和频光学门控（SFG）技术，时间分辨率不受探测器与电子学响应限制，固有分辨率可达 100 fs 以内；IRF 典型 FWHM 为激发脉宽的 1.5 倍，可分辨超快溶剂化、能量转移等飞秒级过程。
2. 单光子计数，暗计数低
PMT 单光子计数探测，暗计数 <30 cps（典型 <10 cps），弱荧光样品也能获得良好信噪比，适合对光敏感的溶液、薄膜样品。
3. 交钥匙一体化设计
光路出厂前完成对准封装，台式主机（约 56 kg），用户接入飞秒激光器即可测量，无需自行搭建复杂的上转换光路；由光谱学专家设计，配备丰富的对准工具与附件。
4. 兼容主流飞秒激光器
-SC 版匹配 Ti:Sapphire / Yb 振荡器（1–100 MHz），-MP 版匹配再生放大器（0.5–10 kHz，可外接 OPA 实现激发波长可调谐），覆盖两类常见光源。
5. 支持荧光各向异性测量
内置偏振测量能力，可同时获得荧光动力学与各向异性衰减信息，用于分子转动、能量迁移等研究。
6. 低拥有成本
交钥匙一体化设计降低了安装与维护门槛，激发单元内嵌 SHG 倍频模块，无需用户自行配置非线性光学单元。
分子光谱学与光化学：溶液中激发态动力学、溶剂化动力学、系间窜越、能量转移与电子转移研究。
光物理与材料科学：钙钛矿、有机半导体、量子点等新型发光材料的激发态行为与载流子动力学表征。
光生物学与纳米科学：荧光蛋白、DNA/RNA 结合染料等生物荧光体系，以及纳米材料的超快荧光动力学研究。
光催化与光伏：光催化剂电荷分离过程、太阳能电池材料载流子迁移与复合研究。
关于昊量光电：
上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。
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