今年11月，Light Conversion公司再次取得重大成就，成功交付了第100台HARPIA超快光谱系统。该系统可执行多种精密的时间分辨光谱测量，能够利用飞秒时间分辨率探索各种材料中的过程。例如，超快光谱能够揭示植物、藻类和细菌如何利用光将二氧化碳和水合成为糖，或者当视网膜受到光子撞击时内部会发生什么。毕竟，这些过程发生在不到一皮秒的时间内——如果不使用飞秒激光器，我们还能以何种方式研究它们呢？
HARPIA超快光谱工程团队
HARPIA创始人M.Vengris，维尔纽斯大学激光研究中心教授，Light Conversion科学顾问
尽管HARPIA产品线于2012年首次亮相，但该领域的历史可以追溯到更早的时候。早在1940年，甚至在激光存在之前，研究人员就开始在微秒时间尺度上研究光化学反应。氙气放电灯的短暂闪光激发了各种溶液中的分子，甚至使其分裂，导致溶液的吸收光谱发生变化。将装有溶液的试管暴露在灯光下后，用光电倍增管记录其光谱，并在示波器上显示闪光产生的光谱变化。这些是对短寿命自由基反应的首次观察，这些发现后来为R.G.W.Norrish和G.Porter赢得了1967年的诺贝尔化学奖。因此，这种方法被称为“闪光光解”，至今仍广泛应用于纳秒和微秒吸收实验的科学研究中。 随着激光的出现，科学家们很快学会了将闪光时间缩短到纳秒、皮秒，最终缩短到飞秒。很明显，自然界充满了在这些令人难以置信的短时间尺度上运作的光诱导过程：植物的光合作用、晶体和非晶体材料的电荷弛豫以及分子振动都发生在飞秒内。皮秒激光器和半导体光探测器件的发展将这些快速现象的研究推向了新的高度。维尔纽斯大学的一组科学家，包括Light Conversion的未来创始人，于1979年创建了他们的第一台皮秒光谱仪，而A.Zewail因飞秒光谱学研究于1999年获得诺贝尔化学奖。然而，在当时，大多数科学家不得不设计和建造自己的设备，因为飞秒激光器仍然是一种新颖而稀有的资源。
维尔纽斯大学量子电子系于1983年对其皮秒光谱仪进行了第二次迭代
光谱仪与测量自动化软件的第二次迭代
M. Barkauskas和M. Vengris是推动超快光谱系统发展的先锋。他们分别担任Light Conversion的CEO和维尔纽斯大学激光研究中心的教授。2006年，他们在光学平台上成功构建了首个光谱系统——HARPIA的原型。尽管这一早期模型至今仍能有效工作，但其体积却是现代设备的近10倍。随着基于镱（Yb）的PHAROS飞秒激光器和ORPHEUS光学参量放大器的研发，首款HARPIA光谱仪于2012年推出。同年，该光谱仪在旧金山的光子学西部工业展览会上首次亮相，并获得了包括日本京都大学和罗马尼亚克卢日-纳波卡国家同位素与分子技术研究所在内的首批客户。
2006年，M.Barkauskas和M.Vengris在维尔纽斯大学激光研究中心建造了第一个HARPIA原型
2012年，罗马尼亚克卢日-纳波卡国家同位素与分子技术研究所的HARPIA光谱系统
HARPIA超快光谱系统使得客户从一个制造商获得所有基本设备变成可能：超快激光器、光学参量放大器、光谱仪以及测量和分析软件。如今，该系统提供了三个围绕HARPIA-TA瞬态吸收光谱仪构建的扩展模块，可根据特定的测量需求定制系统。它可以通过时间相关单光子计数（TCSPC）、克尔门控和荧光上转换（HARPIA-TF）、多脉冲实验的第三束传输（HARPIA-TB）和显微镜（HARPIA-MM）的模块进行扩展。
K.Redeckas使用他的团队开发的HARPIA-TG瞬态光栅光谱仪
HARPIA-TA瞬态吸收光谱仪的内部视图
此外，由K.Redeckas领导的Light Conversion团队于2022年推出了HARPIA-TG——一种新型瞬态光栅光谱系统，旨在通过直接光学手段测量扩散系数、载流子寿命和扩散长度。这种全自动、计算机控制的系统可以在几分钟内进行测量，使这种复杂的技术能够被更广泛的受众所接受。HARPIA-TG允许表征不导电或非荧光样品，使其适用于半导体材料和衍生物，例如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、钙钛矿、有机和无机太阳能电池、量子点，甚至量子阱等复杂的纳米结构。这款独特的光谱仪获得了2022年激光聚焦世界创新者奖的金奖提名。 分子振动、电子跃迁、化学反应、能量转移和荧光都是光谱学可以研究的过程的例子。它使研究人员能够在广泛的时间尺度上揭示分子和材料的动态特性，帮助我们理解化学和物理的基本过程，以及太阳能电池或发光二极管的材料表征。然而，超快光谱系统最令人兴奋的应用之一是光合作用的研究。
光合作用始于光捕获复合体吸收光子的时刻——光捕获复合体由能够捕获光并将其能量传递到反应中心的蛋白质和色素阵列组成。这些复合体含有重要的吸光色素，包括类胡萝卜素和叶绿素：类胡萝卜素捕获蓝光和绿光，而叶绿素吸收蓝光和红光。这种吸收过程发生在极短的飞秒时间内，之后色素进入激发态。在复合体内，色素紧密排列以确保高效的能量转移，使得光能够在仅10-100皮秒的时间内到达反应中心，并在那里发生进一步的电化学反应。 通过使用飞秒光谱学，科学家可以非常详细地观察这些阶段的光吸收、能量转移和色素状态。这为每种色素的吸收和荧光如何在极短的时间内变化提供了一张“地图”，有助于理解从光吸收到最终能量转化为富含能量的有机碳水化合物和氧气的复杂化学步骤。利用超快光谱学对光合作用的研究不仅深入探讨了生命的基本原理，还刺激了人工光合作用等新技术的发展，为可持续能源解决方案铺平了道路。 北京光量科技有限公司，是Light Conversion 在中国的官方代理商，专注于超快激光和光谱成像产品的推广和服务。总部在北京，杭州、长春、深圳均设有办事处，为不同区域的客户提供及时有效的服务。我司拥有自主品牌光量科技可见近红外便携式小光纤光谱仪，同时也是多家品牌激光、光谱及相关设备的专业代理商，可以为您提供诸如科研相机，光谱仪，飞秒激光器，激光微加工系统等产品。
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