飞秒和频光谱系统(FS-SFG，Femtosecond Sum Frequency Generation)是一种具有表面选择性和亚单分子层检测能力的非线性相干光谱手段。不但可以获取表面/界面分子的振动和可见光谱，提供分子取向、所处微环境等结构信息，还可以实时跟踪表面/界面上分子的超快动力学过程。是一种重要的原位表面/界面光谱表征手段。　　 本论文工作主要围绕着FS-SFG装置的研制及其在金属表面自组装单分子膜(SAM)模型体系上的应用展开研究，具体内容和结果如下:　　 1.通过合理的整体布局，精确设计光路，完成了飞秒和频实验装置的搭建。主要包括FS-SFG信号产生和检测光路的设计，这部分涉及光学延时、入射光整形、偏振控制、弱信号收集等;关键组件的设计制造，包括红外偏振器、样品架、各种辅助光机电配件;控制检测设备的安装调试.　　 2.FS-SFG装置各项参数和指标的测量表征:飞秒光源线宽和脉宽的表征、本底抑制、光谱分辨率、红外和可见有效光谱覆盖范围的检测;红外光是线宽大于160 cm-1且在2.6-20μm可连续调谐的飞秒脉冲光，可见光是线宽约为7cm-1且在280-900 nm内可连续调谐的皮秒脉冲光。每一个中心波长的红外光，可以获取光谱分辨率7cm-1带宽大于160 cm-1的SFG谱带。　　 3.FS-SFG在研究金属表面自组装单分子膜体系中的初步应用:以正十八硫醇(ODT)在金表面的自组装单分子层为模型，测量并分析了表面分子的FS-SFG光谱，初步研究了FS-SFG光谱随可见光波长和延迟时间的变化，实时跟踪了表面分子的振动去相位超快过程。　　 我们新建的FS-SFG光谱系统既能测量表面/界面分子振动和可见光谱，又能实时跟踪表面分子超快过程的重要光谱。