在物质科学研究中，原子、分子运动的时间尺度多在飞秒量级，飞秒激光因此成为研究原子分子动力学最重要的工具。飞秒超快实验站是基于飞秒激光光源的用于超快科学研究的综合实验平台，它将为用户提供宽光谱范围、高能量、高重复频率、多用途的超快科学研究装置，在飞秒时间尺度上研究原子、分子、 液体中弱键相互作用的分子体系以及固体中晶格的动力学行为。实验站由时间分辨吸收光谱实验单元、时间分辨原子分子物理实验单元、极端非线性光学超快实验单元和飞秒时间分辨荧光光谱实验单元组成。 其中时间分辨吸收光谱实验单元配备钛宝石飞秒激光放大器、光参量放大器与瞬态吸收光谱仪，将用于开展可见光、近红外与太赫兹波段的瞬态吸收光谱测量。采用重复频率1 kHz，中心波长800 nm，脉冲宽度小于40 fs，脉冲能量7 mJ的飞秒激光作为驱动激光，结合光参量放大器输出波长在1100-2600 nm之间可调谐的红外飞秒激光作为泵浦光与探测光，实现泵浦光波长400-1500 nm，探测光波长覆盖350-2600 nm的瞬态吸收光谱仪，也可以通过800 nm激光空气成丝产生0.1-10 THz的太赫兹脉冲作为探测光。测量系统延时精度优于5 fs，延时范围2 ns。在该装置上，可以开展能量传递、电荷转移、化学键的生成与断裂、构型驰豫和异构化过程等研究。 时间分辨原子分子物理实验单元配备钛宝石飞秒激光放大器，少周期脉冲宽度压缩器以及复合速度成像谱仪，将用于开展飞秒时间分辨的原子分子物理研究。采用重复频率1 kHz，中心波长800 nm，脉冲宽度小于50 fs，能量大于20 mJ的钛宝石激光放大器作为驱动激光，也可以分出一部分能量进行非线性压缩实现脉冲能量5 mJ，脉冲宽度小于10 fs的少周期超短脉冲作为驱动激光。复合速度成像谱仪使用超声分子束与空心针进样，在电子离子复合测量模式下，电子能量范围10-100 eV，分辨率1 %@40-80 eV；离子能量范围1-13 eV，分辨率4 %@13 eV，质谱分辨率m/Δm ≥100。而在离子高分辨测量模式下，实现离子能量范围1-13 eV，分辨率：1.5 %，质谱分辨率：m/Δm ≥ 1000的测量精度。该单元可用于飞秒时间分辨的原子、分子电离/解离的超快动力学研究。同时配备了显微共聚焦拉曼光谱仪，可用325 nm、532 nm、785 nm三波长激发，用于样品表征。 极端非线性光学超快实验单元配备大能量钛宝石飞秒激光器与真空压缩打靶系统。采用重复频率1 kHz，中心波长800 nm，脉冲能量7 mJ的飞秒激光器作为前级光源，通过XPW技术提升时间对比度，后续放大得到重复频率1 Hz，脉冲能量6 J，脉冲宽度30 fs的200 TW高对比度钛宝石激光，与同步输出的1 kHz、2 mJ、30 fs飞秒激光作为辅助探测光。实验靶区配备内径1.5 m的真空实验腔体和高压脉冲气体喷嘴，可用于激光加速、相对论强度下激光等离子体相互作用研究。同时1 kHz飞秒激光部分配备了二维加工平台，可以实现精度10 μm的精密加工制备样品。 时间分辨荧光光谱实验单元配备钛宝石飞秒激光器、光参量放大器与瞬态荧光光参量放大光谱仪，可以用于飞秒时间分辨的瞬态荧光光谱研究。采用重复频率2 kHz，中心波长800 nm，脉冲宽度小于100 fs的钛宝石激光放大器作为驱动激光，结合光参量放大器输出波长宽范围可调谐的可见光波段飞秒激光作为泵浦光，配合瞬态荧光光参量放大光谱仪进行测量。典型设置可以测量500-900 nm范围内的瞬态荧光信号，时间分辨率优于100 fs，时间范围fs-1 ns。该单元可以用于研究激发态弛豫、能量传递以及电荷转移等光化学过程。

参数	指标
时间分辨吸收光谱实验单元
重复频率	1kHz
探测光调谐范围	1.1-2.6μm
脉冲能量	>1 mJ@1.3 μm
泵浦光脉冲宽度	<40 fs
延时精度	5fs
延时范围	2ns
时间分辨原子分子物理实验单元
重复频率	1kHz
驱动光波长	800nm
脉冲宽度	<50 fs@20 mJ，<10 fs@5 mJ
电子能量范围	10-100 eV
电子能量分辨率	1%@40-80eV
离子能量范围	1-13 ev
离子能量分辨率	4%@13eV
质谱分辨率	m/Δm ≥ 100
极端非线性光学超快实验站
重复频率	1Hz
驱动光波长	800nm
脉冲能量	6J
脉冲宽度	30fs
时间分辨荧光光谱实验单元
重复频率	2kHz
荧光光谱范围	500-900nm（400nm泵浦）
时间分辨	＜100fs
时间测量范围	fs-1ns