對(duì)甲氧基苯甲腈的單色共振雙光子電離光譜?

李鑫 趙巖 靳穎輝 王曉銳 余謝秋 武媚 韓昱行楊勇剛 李昌勇?賈鎖堂

1)(量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西大學(xué)激光光譜研究所,太原 030006)2)(山西大學(xué)物理電子工程學(xué)院,太原 030006)

對(duì)甲氧基苯甲腈的單色共振雙光子電離光譜?

李鑫1)趙巖1)靳穎輝1)王曉銳2)余謝秋2)武媚2)韓昱行2)楊勇剛1)李昌勇1)?賈鎖堂1)

1)(量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西大學(xué)激光光譜研究所,太原 030006)2)(山西大學(xué)物理電子工程學(xué)院,太原 030006)

(2016年12月16日收到;2017年1月22日收到修改稿)

對(duì)甲氧基苯甲腈是一種重要的化學(xué)化工原料,本文采用超聲分子束技術(shù)和共振多光子電離方法獲得了對(duì)甲氧基苯甲腈的單色共振雙光子電離光譜,基態(tài)S0到電子激發(fā)態(tài)S1的0←0躍遷被確定為(35549±2)cm?1,結(jié)合含時(shí)密度泛函理論計(jì)算結(jié)果對(duì)觀察到的光譜進(jìn)行了振動(dòng)模式標(biāo)識(shí)和描述.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)呼吸振動(dòng)模非常易于激活,其基頻和二次泛頻光譜很強(qiáng),三次泛頻也可明確標(biāo)識(shí),觀察到大量呼吸振動(dòng)與其他正則模的結(jié)合振動(dòng),這是對(duì)甲氧基苯甲腈不同于常見(jiàn)的多原子分子的一個(gè)重要特性.這些結(jié)果為研究對(duì)甲氧基苯甲腈的里德堡態(tài)、動(dòng)力學(xué)和零動(dòng)能光譜等提供了重要的參考數(shù)據(jù).

對(duì)甲氧基苯甲腈,共振多光子電離,振動(dòng)模式,基頻和泛頻

1 引 言

對(duì)甲氧基苯甲腈(p-methoxybenzonitrile,PMOB)又稱大茴香腈,具有濃郁、持久的山楂子和香美蘭香氣,是一種優(yōu)質(zhì)的香料;PMOB也是一種重要的化學(xué)化工原料,常用于調(diào)配日用化學(xué)品、皂用和煙用香精;也可用于合成對(duì)甲氧基苯甲酰胺、對(duì)甲氧基苯甲酸等重要的醫(yī)藥和染料中間體,在醫(yī)藥、農(nóng)藥和光電材料等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用.苯的對(duì)位腈類衍生物和對(duì)位醚類衍生物,譬如對(duì)氨基苯甲腈［1]、對(duì)羥基苯甲腈［2]、對(duì)甲苯甲醚［3]、對(duì)羥基苯甲醚［4]等分子的多光子電離光譜已經(jīng)有報(bào)道.PMOB的理論和實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)有文獻(xiàn)進(jìn)行了報(bào)道.Lui和McGlynn［5]研究了PMOB分子在溶液中的吸收和發(fā)射譜;Bocharov等［6]采用紅外、拉曼和核磁共振技術(shù)研究了溶液中的PMOB分子與OH構(gòu)成的復(fù)合物的形成機(jī)理和特性.由于這些實(shí)驗(yàn)工作在溶液中進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅受到多普勒效應(yīng)而且受到溶劑效應(yīng)的影響,所以無(wú)法獲得精確的PMOB分子激發(fā)能和高分辨率的振動(dòng)光譜.Fleming等［7]理論研究了甲氧基苯甲腈的表面增強(qiáng)的拉曼光譜,討論了分子結(jié)構(gòu)、頻率移動(dòng)、譜帶強(qiáng)度和力常數(shù)等相關(guān)特性.共振多光子電離光譜［8]具有高靈敏度和高分辨率等特點(diǎn),結(jié)合超聲分子束技術(shù)可以消除多普勒加寬,并且避免了固體和液體中其他分子與樣品分子之間較強(qiáng)的相互作用對(duì)光譜的影響.飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)可以分辨不同質(zhì)荷比的離子信號(hào),消除了雜質(zhì)的影響,是研究原子和分子光譜的重要技術(shù)之一［9?13].通常情況下,苯腈類衍生物不易揮發(fā),具有很低的飽和蒸汽壓,這給氣相分子的實(shí)驗(yàn)研究帶來(lái)一些困難.就我們所知,有關(guān)PMOB的精確的激發(fā)能和振動(dòng)光譜數(shù)據(jù)還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道.本文采用超聲分子束、共振多光子電離和飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)獲得了PMOB電子激發(fā)態(tài)S1在0—2400 cm?1范圍內(nèi)的高分辨率振動(dòng)光譜;測(cè)得PMOB分子S1態(tài)的精確激發(fā)能為(35549±2)cm?1.進(jìn)行了含時(shí)密度泛函理論計(jì)算,獲得了PMOB激發(fā)態(tài)的結(jié)構(gòu)、能量和振動(dòng)頻率;根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察到的振動(dòng)能級(jí)進(jìn)行了標(biāo)識(shí)和描述.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了較強(qiáng)的呼吸振動(dòng)基頻和二次泛頻光譜,可明確標(biāo)識(shí)三次泛頻,觀察到了大量呼吸振動(dòng)與其他基頻的結(jié)合振動(dòng).這些成果為PMOB的相關(guān)研究和應(yīng)用提供了重要的參考資料.

2 實(shí)驗(yàn)與計(jì)算方法

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,主要由三部分組成:真空系統(tǒng)、激光光源系統(tǒng)、控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).真空系統(tǒng)包含束源氣室、電離室、自由飛行區(qū)及排氣系統(tǒng).電離室安裝有離子透鏡,用于離子的聚焦和加速;離子透鏡、微通道板(microchannel plate,MCP,山西長(zhǎng)城微光器材股份有限公司,直徑25 mm)探測(cè)器和自由飛行區(qū)構(gòu)成飛行時(shí)間質(zhì)譜儀［14?16],不同質(zhì)荷比的離子到達(dá)MCP的時(shí)間不同,從而能夠區(qū)分不同質(zhì)荷比的離子.束源氣室用于產(chǎn)生超聲分子束［17],PMOB固態(tài)樣品由Macklin公司生產(chǎn),純度為98%.將固體樣品加熱到130?C以獲得足夠的蒸氣壓,用2個(gè)大氣壓的氬氣作為載氣通過(guò)脈沖閥(general valve)直徑0.5 mm的小孔噴射到束源真空室中絕熱膨脹形成超聲分子束.束源室容積約30 L,實(shí)驗(yàn)中其壓強(qiáng)維持在約6×10?4Pa,形成的分子束溫度約為幾個(gè)開(kāi)爾文.脈沖閥的開(kāi)關(guān)頻率為10 Hz,每次開(kāi)啟的時(shí)間為190μs.在脈沖閥軸線下游12 mm處安裝一個(gè)直徑為1 mm的撇取器,用于準(zhǔn)直分子束,分子通過(guò)撇取器小孔進(jìn)入電離室.電離室中離子透鏡由7片直徑80 mm的中間帶孔的環(huán)狀電極依次排列組成,其中心與脈沖閥和撇取器的小孔中心共線.電極1接地;電極2和電極3分別接入500 V和400 V的脈沖高壓,電極4接地,這些電極主要用來(lái)加速離子;電極5和電極6接入50 V的恒定電壓,電極7接地,這三個(gè)電極起聚焦和準(zhǔn)直離子束的作用.離子經(jīng)過(guò)電離室后,通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)度約為400 mm的自由飛行區(qū)域,然后到達(dá)MCP探測(cè)器.MCP產(chǎn)生的信號(hào)通常在毫伏量級(jí),為了提高信噪比,通過(guò)單光子計(jì)數(shù)器(SR430)來(lái)收集MCP的信號(hào)實(shí)現(xiàn)累加計(jì)數(shù).

激光光源是YAG激光抽運(yùn)的染料激光器.YAG激光器由Quantel公司生產(chǎn),型號(hào)為Q-smart850,其三倍頻后產(chǎn)生約6 ns脈寬的355 nm激光用于抽運(yùn)Sirah PreciseScan染料激光器,選用Coumarin 540A染料,染料激光基頻光再經(jīng)過(guò)二倍頻模塊(WS-auto,SHG-250)后產(chǎn)生260—285 nm的激光輸出,激光的線寬小于0.1 cm?1,能量約800μJ.采用波長(zhǎng)計(jì)(HighFinesse WS-7)校準(zhǔn)激光波長(zhǎng).

圖1 (網(wǎng)刊彩色)實(shí)驗(yàn)裝置,其中,DG645,延時(shí)脈沖發(fā)生器;HV,脈沖高壓電源;SR430,計(jì)數(shù)器;MCP,微通道板;PV,脈沖閥;2f,倍頻;3f,3倍頻;NF,中性密度衰減片;FL,聚焦鏡Fig.1.(color online)Experimental setup.DG645,digital delay generator;HV,high voltage;SR430,counter;MCP,microchannel plate;PV,pulse valve;2f,doubled frequency;3f,tripled frequency;NF,neutral density fi lter;FL,focusing lens.

通過(guò)延時(shí)脈沖發(fā)生器(Stanford Research Systems,DG645)來(lái)控制脈沖閥、YAG激光器的氙燈和Q開(kāi)關(guān)、染料激光器、脈沖高壓發(fā)生器和SR430的時(shí)序.YAG激光器的氙燈和Q開(kāi)關(guān)相對(duì)于脈沖閥開(kāi)啟時(shí)間分別延遲168μs和488μs,此時(shí)樣品分子束與激光垂直交匯于電極1與電極2之間,當(dāng)光子能量與分子激發(fā)態(tài)振動(dòng)能級(jí)共振時(shí),基態(tài)分子吸收一個(gè)光子到達(dá)激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)分子再?gòu)耐还饷}沖吸收另一個(gè)等頻率的光子而電離;Q開(kāi)關(guān)打開(kāi)22μs后離子束到達(dá)2,3電極之間,這時(shí)施加50μs的方形高壓脈沖加速離子,使其達(dá)到MCP探測(cè)器.

實(shí)驗(yàn)室自行編寫(xiě)的labview程序控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),染料激光器以0.04 nm的步長(zhǎng)掃描波長(zhǎng),在每步波長(zhǎng)SR430累加300次離子信號(hào),并將信號(hào)傳輸、存儲(chǔ)于電腦中.

采用Gaussian 09程序包［18]執(zhí)行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能量和振動(dòng)頻率的計(jì)算.對(duì)于激發(fā)態(tài)的計(jì)算采用時(shí)間相關(guān)密度泛函理論TD B3PW91的方法,采用基組6-311++G**進(jìn)行計(jì)算,作為對(duì)比同時(shí)執(zhí)行了Hartree-Fock方法CIS/6-311++G**級(jí)別的計(jì)算.為了修正理論計(jì)算基組的不完整性、未考慮電子相關(guān)和振動(dòng)非諧性引起的誤差,計(jì)算的振動(dòng)頻率往往需要乘以合適的校正因子才能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好地符合.通常情況下,苯的衍生物分子的呼吸振動(dòng)模易于激活,并容易標(biāo)識(shí),所以通過(guò)比較呼吸振動(dòng)模的理論值和實(shí)驗(yàn)值獲得上述兩種計(jì)算方法的校正因子分別為0.962和0.947.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與光譜標(biāo)識(shí)

圖2給出了PMOB基態(tài)S0到電子激發(fā)態(tài)S1躍遷(S1←S0)的單色共振雙光子電離(one color resonance two photon ionization,1C-R2PI)光譜.由于使用染料激光器作為激發(fā)光源,激光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化幅度較大,我們采用分段掃描和能量數(shù)據(jù)修正的方法來(lái)保證不同波長(zhǎng)激光強(qiáng)度近似相等.PMOB只有一種穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體,它的電子基態(tài)S0到激發(fā)態(tài)S1的0←0躍遷(band origin)出現(xiàn)在(35549±2)cm?1.對(duì)于苯的衍生物而言S1←S0的躍遷主要受π?←π電子躍遷作用的影響,從而導(dǎo)致了苯環(huán)的膨脹［19].這就激活了環(huán)上的許多振動(dòng)模.PMOB共有45種振動(dòng)模式,其中3種屬于氰基的振動(dòng)、12種屬于甲氧基的振動(dòng)、30種屬于環(huán)的振動(dòng).根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察到的光譜進(jìn)行了盡可能精確的振動(dòng)模式標(biāo)識(shí)或描述.

圖2 PMOB的1C-R2PI光譜,精確的電子基態(tài)到激發(fā)態(tài)的0←0躍遷能確定為(35549±2)cm?1Fig.2.1C-R2PI spectra of PMOB.The band origin of the S1←S0electronic transition is found to be(35549±2)cm?1.

表1 觀察到的PMOB激發(fā)態(tài)的振動(dòng)光譜及其光譜標(biāo)識(shí)和描述Table 1.The observed bands of PMOB in the 1C-R2PI spectra and assignments.

本文采用Varsanyi和 Szoke發(fā)明的方法［20,21]標(biāo)識(shí)和描述分子的正則振動(dòng)模,這也是最常用的方法之一.表1列出了PMOB分子1C-R2PI光譜中出現(xiàn)的各譜帶對(duì)應(yīng)的單光子能量、信號(hào)相對(duì)強(qiáng)度、激發(fā)態(tài)振動(dòng)能量、TD和CIS方法計(jì)算的振動(dòng)頻率以及光譜標(biāo)識(shí)和描述.作為對(duì)比,也給出了已有文獻(xiàn)報(bào)道的一些振動(dòng)頻率.在0—800 cm?1范圍內(nèi)出現(xiàn)了5個(gè)明顯的譜帶,0←0帶躍遷信號(hào)最強(qiáng),其他4個(gè)譜峰出現(xiàn)在255,487,492和785 cm?1處,分別被歸屬為躍遷.9b和15振動(dòng)模為環(huán)上CH在平面內(nèi)的擺動(dòng),6b是環(huán)上C原子在環(huán)平面內(nèi)沿著CH鍵方向的運(yùn)動(dòng),振動(dòng)模1是環(huán)結(jié)構(gòu)的整體性收縮,通常稱為“呼吸振動(dòng)”.

由圖2(b)可以看出800—1600 cm?1出現(xiàn)的譜帶較多且信號(hào)較強(qiáng),我們把出現(xiàn)在942,987,1172,1251,1302和1472 cm?1的譜帶歸屬為躍遷激發(fā)態(tài)的這些振動(dòng)都是環(huán)上原子在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng),振動(dòng)模13和7a分別伴隨著輕微的C—CN鍵和C—OCH3鍵的伸縮振動(dòng).出現(xiàn)在1025,1038,1270,1275,1420,1518和1571 cm?1處的譜帶分別被歸屬為躍遷,這些激發(fā)態(tài)都是環(huán)的呼吸振動(dòng)模1與其他基模的結(jié)合振動(dòng)或振動(dòng)模1的二次泛頻.在1162 cm?1處的譜帶被歸屬為躍遷相應(yīng)的激發(fā)態(tài)振動(dòng)模式為C—CN在垂直于平面內(nèi)的彎曲振動(dòng)與呼吸振動(dòng)的結(jié)合.1006 cm?1處的譜帶對(duì)應(yīng)于激發(fā)態(tài)O—CH3鍵的伸縮振動(dòng)ν(O—CH3),同時(shí)伴隨著苯環(huán)上CH在平面內(nèi)的擺動(dòng).在1100,1452和1463 cm?1處譜帶對(duì)應(yīng)于激發(fā)態(tài)甲基中CH不同形式的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).

圖2(c)展示了1600—2400 cm?1范圍內(nèi)1CR2PI光 譜, 與 圖2(b)對(duì) 比 可 以 發(fā) 現(xiàn)1600—2400 cm?1范圍內(nèi)的譜帶與800—1600 cm?1中譜帶位置幾乎一一對(duì)應(yīng). 除了出現(xiàn)在1664和2156 cm?1處的譜帶分別被歸屬為結(jié)合振動(dòng)和ν(CN)運(yùn)動(dòng)外,其他的譜帶均歸屬于圖2(b)中激活振動(dòng)模與呼吸振動(dòng)模1的結(jié)合振動(dòng).我們理論計(jì)算的結(jié)果在1600—3000 cm?1范圍內(nèi)除了2162 cm?1處的CN伸縮振動(dòng)ν(CN)外,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他的正則振動(dòng)模,這與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及光譜標(biāo)識(shí)一致.

從圖2可以看出,呼吸振動(dòng)模的基頻和二次泛頻信號(hào)都很強(qiáng),也觀察到了三次泛頻,許多結(jié)合振動(dòng)的信號(hào)很強(qiáng),這些特點(diǎn)很少在其他苯類衍生物光譜中出現(xiàn).這可能是由于PMOB分子基態(tài)到激發(fā)態(tài)呼吸振動(dòng)模的Franck-Condon因子較大,非常易于激活,從而觀察到泛頻和大量結(jié)合振動(dòng)譜帶.這些振動(dòng)譜帶的非諧性效應(yīng)不明顯,可能是由于呼吸振動(dòng)的非諧性系數(shù)較小,在低次(如二、三次)泛頻中沒(méi)有表現(xiàn)出非諧性.基模之間相互影響較小,導(dǎo)致結(jié)合振動(dòng)頻率非常接近于相關(guān)基頻之和.

圖3 (網(wǎng)刊彩色)實(shí)驗(yàn)觀察到的較強(qiáng)的4種振動(dòng)模Fig.3.(color online)Four experimentally observed intense vibration modes.

圖3給出了實(shí)驗(yàn)中觀察到的PMOB激發(fā)態(tài)易于激活的4種振動(dòng)模式.圖中小點(diǎn)代表H原子,空心圓表示C原子的初始位置,實(shí)心黑點(diǎn)代表原子運(yùn)動(dòng)到最大距離的位置,空心圓與相等大小黑點(diǎn)之間連線為C原子的運(yùn)動(dòng)路徑.

4 總 結(jié)

采用超聲分子束和飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)獲得了PMOB的單色共振雙光子電離光譜.運(yùn)用含時(shí)密度泛函理論進(jìn)行了PMOB激發(fā)態(tài)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并進(jìn)一步計(jì)算了振動(dòng)頻率.根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)觀察到的光譜進(jìn)行了振動(dòng)模式標(biāo)識(shí).PMOB精確的第一激發(fā)能被確定為(35549±2)cm?1.發(fā)現(xiàn)在0—800 cm?1范圍電子激發(fā)態(tài)的振動(dòng)模9b,6b,15和1易于激活;800—1600 cm?1范圍出現(xiàn)了較多、較強(qiáng)的譜帶;1600—2400 cm?1范圍的大部分譜帶與800—1600 cm?1范圍的譜帶有對(duì)應(yīng)關(guān)系,即除了1664和2156 cm?1譜帶,其余的譜帶都是800—1600 cm?1中對(duì)應(yīng)的振動(dòng)模與呼吸振動(dòng)模的結(jié)合振動(dòng).呼吸振動(dòng)模的基頻、二次泛頻信號(hào)很強(qiáng),三次泛頻也可明確標(biāo)識(shí).這些結(jié)果對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究和應(yīng)用科學(xué)研究具有重要參考價(jià)值.

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One color resonance two-photon ionization spectra of p-methoxybenzonitrile?

Li Xin1)Zhao Yan1)Jin Ying-Hui1)Wang Xiao-Rui2)Yu Xie-Qiu2)Wu Mei2)Han Yu-Xing2)Yang Yong-Gang1)Li Chang-Yong1)?Jia Suo-Tang1)
1)(State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optic Devices,Institute of Laser Spectroscopy,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)2)(College of Physics and Electronic Engineering,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)

16 December 2016;revised manuscript

22 January 2017)

p-methoxybenzonitrile is an important chemical and industrial material which has been widely used in many fi elds,such as medicine,chemistry,photoelectron,etc.In this paper,we use the technologies of supersonic molecular beam,resonance enhanced multiphoton ionization and time-of- fl ight mass spectrometer to obtain the high-resolution one color resonance two-photon ionization spectra of p-methoxybenzonitrile in a vibrational wavenumber range of 0–2400 cm?1.In order to analyze the experimental results,the theoretical calculations are performed.The molecular structure,energy,and vibration frequencies at the electronic excited state S1are computed with time-dependent density functional theory at the level of B3PW91/6-311 g++**.According to the calculated results,the observed bands are assigned by the method of Varsanyi and Szoke.The band origin of the S1←S0electronic transition of p-methoxybenzonitrile is determined to be(35549±2)cm?1.A lot of vibrational bands of the electronic excited state S1are observed.The results show that the vibrational modes of 9b,6b,15 and 1 are very easy to activate in a wavenumber range of 0–800 cm?1.There are also a lot of intense bands in a wavenumber range of 800–1600 cm?1.In addition to the fundamental vibrations,many combined vibrations between breathing and other fundamental vibrations are found.Several vibrations in this range are located at OCH3and CN group.Most of the bands in a range of 1600–2400 cm?1correspond to ones in the range of 800–1600 cm?1.Except for the bands appearing at 1664 and 2156 cm?1,which are assigned toand ν(CN)(CN stretching)respectively,the remaining bands in the range of 1600–2400 cm?1are assigned as the combined vibrations between the breathing and the corresponding modes in the range of 800–1600 cm?1,i.e.,the combined vibrations between the breathing overtone and other fundamental modes.Our theoretical calculations show that except for CN stretching vibration at 2162 cm?1,there is no fundamental frequency in a range of 1600–3000 cm?1,which is consistent with our experimental result and assignment.The fundamental of the breathing vibration 11and its second overtone vibration 12are very strong.The third overtone frequency 13can be identi fi ed unambiguously.This is an important characteristic of p-methoxybenzonitrile,which is di ff erent from that of the usual polyatomic molecule.These results provide important reference for future researches on Rydberg states,chemical kinetics and zero kinetic energy spectroscopy of p-methoxybenzonitrile.

p-methoxybenzonitrile,resonance enhanced multi-photon ionization,vibration mode,fundamental and overtone frequency

10.7498/aps.66.093301

?國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2012CB921603)、國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):61378039,61575115,11434007)、長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):IRT13076)和量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)(批準(zhǔn)號(hào):2015012001-20)資助的課題.

?通信作者.E-mail:lichyong@sxu.edu.cn

*Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant No.2012CB921603),the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.61378039,61575115,11434007),the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University,China(Grant No.IRT13076),and the Construction of State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices,China(Grant No.2015012001-20).

?Corresponding author.E-mail:lichyong@sxu.edu.cn