非单色激光场与同位素原子体系相互作用

本文研究了多模激光场与同位素原子体系相互作用动力学问题。采用混沌模型描述多模激光场，用Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程方法，导出了有限带宽混沌场与同位素原子体系相互作用动力学方程。分析了激光线宽对同位素原子激发电离效率和选择性因子的影响。     

厚原子蒸气介质中原子选择性光电离的理论研究

激光在厚原子蒸气介质中传播时会产生脉冲形变和延迟现象,这会直接影响原子多步光电离过程中的电离率和选择性.从原子蒸气激光同位素分离的实际出发,对厚原子蒸气介质中的原子光电离过程进行了研究,利用密度矩阵方法描述原子的光电离过程,利用Maxwell方程描述激光在厚介质中的传播,建立了介质中同时存在两种同位素的激光传播电离方程组,考察了原子蒸气参数和激光参数对厚介质中平均电离率和平均选择性的影响.研究结果表明:对于较厚的原子蒸气介质,激光功率的增加使平均电离率升高,平均选择性下降;对于相对较薄的介质,适当地降低激光功率可以同时提高平均电离率和平均选择性.存在一个正的激光延时使原子蒸气中目标同位素的平均电离率达到最大.尽量延长激光脉冲的宽度不仅可以同时提高目标同位素的平均电离率和平均选择性,还可以降低对激光脉冲之间相对延时的控制精度.     

激光线宽和光强对同位素原子选择光电离的影响

本文研究了非单色(有限带宽)激光场与同位素原子体系相互作用的激发光电离过程. 采用混沌场随机模型描述激光场,用密度矩阵理论和Fokker-Planck方程方法首次给出了非单色激光场与多能级原子相互作用的激发动力学方程. 针对三能级同位素原子体系,讨论了激光线宽和激光光强对同位素原子电离概率和激光同位素分离过程中分离选择性的影响. 关键词： 激光同位素分离 激发动力学方程 激光线宽 Rabi频率     

用共振激发延迟电离方法测定原子激发态的光电离截面

用两束脉冲激光,一束使原子共振激发,另一束使激发态原子电离,当电离光脉冲能量约达1J/cm~2时,可使电离饱和.测量被电离原子数的相对大小与电离光脉冲能量之间的函数关系,可以方便地得出原子激发态的光电离截面.延迟电离光至激发光脉冲结束后到达作用区,可以修正激发光对电离的贡献,并避免电离光引起的Stark位移对共振激发的影响.应用共振激发延迟电离方法测定了Cs原子7~2P_(3/2)态的光(λ=5320(?))电离截面,测量值σ_I=6.5×10~(-18)cm~2与Manson的计算值非常接近.     

用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统

激光共振电离光谱技术是一种利用一路或多路激光将待测原子选择性共振激发与电离,通过测量离子信号来研究原子能级结构的光谱技术。研建了一套激光共振电离光谱装置,用于原子高激发态能级结构参数的测量。分别从该装置的总体结构、关键技术和应用实例等方面进行了详细介绍。该套装置主要包括高调谐精度的染料激光器系统、高效的激光离子源系统和高分辨率的飞行时间质量分析器。染料激光器系统包括3台多纵模可调谐染料激光器和1台单纵模可调谐染料激光器,均为脉冲工作方式,重复频率为10 kHz,泵浦源均为532 nm的Nd∶YAG固体激光器。激光离子源系统包括原子化源、激光与原子相互作用区和离子光学透镜组三部分组成,样品在原子化源中被电加热实现原子化,喷射出的原子被激光选择性激发、电离,产生的离子被离子传输透镜整形成能量分散小、束窄的离子束。飞行时间质量分析器采用了反射式结构设计、脉冲垂直推斥技术和偏转板调节技术。利用此装置,实验测定了U原子的自电离态光谱,获得了U原子一条较佳的三色三光子共振电离路径,对应激光的波长分别为591.7,565.0和632.4 nm。此系统还可用于测量同位素位移和原子超精细结构等参数。另外,由于此系统中联用了质量分析器,因此可用于样品多元素分析、痕量元素分析、同位素丰度分析。     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂（Li2C2）对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为。在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程。研究发现：分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数。     

脉冲激光激发的原子共振荧光

本文从含有弛豫项的光与二能级原子相互作用的布洛赫(Block)方程出发,利用计算机进行数值求解,在强共振激发条件下,给出了几种不同的激光脉冲(包括常见的高斯脉冲)激发的原子共振荧光谱,获得了原子在瞬态辐射过程中的一些新现象。     

激光脉冲延时方案对原子多步共振光致电离的影响

针对宁西京教授提出激光脉冲延时方案,在含时薛定谔方程理论框架下探讨了各种参数对激光共振电离效率的影响;并以镥原子共振电离为例,探讨了该方案用于激光共振电离质谱(LRIMS)同位素分析的可行性.结果表明:由于超精细结构能级激励拉比频率很难满足匹配条件,该方案很难用于宽带激光激励电离LRIMS同位素分析中.在理论分析基础上,给出了基于窄带激光激励电离的LRIMS同位素分析的光致电离方案.     

碱金属原子的光激发与光电离

本文研究了碱金属原子在三步激光脉冲作用下的光激发和光电离过程的动力学特性, 重点关注和比较了锂和铯原子的异同. 针对多种激发模式, 本文不但建立了其原子布居数在各个跃迁态的速率方程组, 还给出了各相关态的光激发和光电离过程的解析解. 通过精心设计并选择了特殊情况, 显著简化了解析解的数学表达式, 从而凸显和讨论了其物理内涵. 通过自行编程, 系统地计算和观察了各种激发模式对锂原子的光激发和光电离过程的可能影响, 研究和讨论了电离率随激光参数的变化规律. 在相同激发模式下, 比较和分析了采用两种不同激发路径所导致的各态原子布居率的变化, 凸显了改变原子参数所产生的作用. 探讨了锂和铯原子在类似的激发条件下在电离率方面的差别. 最后, 基于本文的研究结果, 本文指出了优化电离率的多种途径.     

分子对飞秒激光场响应的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论方法研究线性分子碳化锂(Li2C2)对飞秒激光场响应的电子-离子动力学行为.在典型的近共振和非共振的激光频率作用下,分别对比分析了分子的共振和非共振电离过程.研究发现:分子在共振频率激光场的作用下发生更强的电离过程,并倾向于发生库伦爆炸,键长的振荡断裂与电离相互促进影响,而分子在较弱的激光场作用下发生单光子电离过程;随着双脉冲时间间隔的增加,离化电子数在一定范围内呈振荡上升趋势,随后趋于常数.     

Synchronization and coherent combining of two pulsed fiber lasers

We demonstrate a scalable architecture for coherent combining of pulsed fiber lasers.A new method for generating synchronous pulsed fiber lasers by direct phase modulation is proposed and investigated.It is shown that phase modulated mutually coupled laser array can be a steady synchronous pulsed fiber laser source.The synchronous pulsed fiber lasers are coherently combined with an invariable phase difference of π in adjacent lasers.Neither active phase control nor polarization control is taken in our experiment.     

NaF和NaF：Mg^＋＋晶体色心光致电离研究

用337nm、380nm和510nm脉冲激光照射着色NaF和NaF:Mg~(++)晶体,皆能产生大量F_2~+心.在照射过的NaF:Mg~(++)晶体中,观测到了F_2~+ 心向(F_2~+)~*心的转型现象.     

Catastrophic degradation of pulsed lasers based on AlGaAs/InGaAs/GaAs heterostructures with electron-beam pumping

Catastrophic degradation of pulsed lasers based on InGaAs/AlGaAs/GaAs structures with different design of the active domain with transverse pumping by the electron beam at T = 300 K is studied. In lasers based on structures with a InGaAs single quantum well and with seven quantum wells, the maximal values of pulsed power are 70–90 and 10–20 W, respectively.     

Synchronization and coherent addition of three pulsed fiber lasers by mutual injection and phase modulation

The coherent beam addition of pulsed fiber lasers is an effective way to improve the average power and the peak pulse power. We demonstrate a new architecture based on mutual injection and phase modulation to generate synchronous pulsed fiber lasers. Firstly, we realize the synchronization of the pulses of three fiber lasers using this technique. Secondly, coherent addition of three synchronous pulsed fiber lasers is obtained. Experimental results show that the three fiber lasers are phase locked and have good temporal and spatial coherence under mutual injection locking. This method can be extended to combine more beams.     

Generation of ultrasound in materials using continuous-wave lasers

Generating and detecting ultrasound is a standard method of nondestructive evaluation of materials. Pulsed lasers are used to generate ultrasound remotely in situations that prohibit the use of contact transducers. The scanning rate is limited by the repetition rates of the pulsed lasers, ranging between 10 and 100 Hz for lasers with sufficient pulse widths and energies. Alternately, a high-power continuous-wave laser can be scanned across the surface, creating an ultrasonic wavefront. Since generation is continuous, the scanning rate can be as much as 4 orders of magnitude higher than with pulsed lasers. This paper introduces the concept, comparing the theoretical scanning speed with generation by pulsed laser.     

Low cost Pockels cell driver for pulsed solid state lasers

The paper describes a low cost Pockels cell driver for Q-switching flash lamp pumped pulsed solid state lasers. The driver consists of a high voltage pulsed power supply variable from 0 to 5 kV using a standard step up transformer. The pulse width and pulse repetition rate are varied using standard TTL circuits from 50 μs to 2 ms and 1 ppm to 50 Hz, respectively. The pulsed high voltage along with a high voltage switch consisting of a stack of bipolar transistors is used to drive a Pockels cell. The Q-switched pulsed duration measured in Ruby and Nd-YAG lasers are 35 and 15 ns, respectively. The Pockels cell driver performance is consistent for more than 5×10⁷ shots.     

铒激光脉冲消融泌尿结石和胆结石比较研究

利用光学弱相干显微成像系统对脉冲激光消融硬生物组织后形成的凹坑二维和三维形貌进行了扫描,分析了Erbium∶YAG激光脉冲消融生物硬组织特性.结果表明:相同激光参量条件下,消融胆结石比消融泌尿结石具有更高的消融效率;消融胆结石或消融泌尿结石时,脉冲能量越大,消融效率越高;消融效率提高主要体现在凹坑表面直径更宽、高度更深...     

铒激光脉冲消融泌尿结石和胆结石比较研究

利用光学弱相干显微成像系统对脉冲激光消融硬生物组织后形成的凹坑二维和三维形貌进行了扫描,分析了Erbium∶YAG激光脉冲消融生物硬组织特性.结果表明：相同激光参量条件下,消融胆结石比消融泌尿结石具有更高的消融效率|消融胆结石或消融泌尿结石时,脉冲能量越大,消融效率越高|消融效率提高主要体现在凹坑表面直径更宽、高度更深、体积更大|光学弱相干显微成像技术比光学弱相干光层析成像技术测量准确度提高约一个量级,更适合于测量脉冲激光消融生物硬组织后形成的凹坑形貌.     

Analysis of data transmission technique based on pulsed laser

Pulsed lasers are used mainly in lidar systems as sources of short and highly energetic light pulses. In data transmission systems continuous wave lasers are typically applied, however it is also possible to use pulsed lasers in such systems. Such approach seems to be especially reasonable for devices where a pulsed laser is applied anyway and executes another function (rangefinding). The article discusses a data transmission concept based on a pulsed laser technology. Advantages and limits of such a transmission method are described. Influence of individual transmission elements on the effective data transmission speed is analysed.     

设计性物理实验教学方法改革

大学物理设计性实验是提高大学生解决问题能力很好的手段,科学合理的教学模式是提高设计性实验教学效果的有力保障。通过黑盒子设计性实验,采用问卷调查等手段,总结出＂四级设计性教学模式＂。实践证明这种方法能够提高学生解决问题的能力,养成大学生分析问题的良好的学习习惯。