高锦岳等人首次做出无粒子数反转放大实验

 世界各国科学家探索20多年的一项科学实验--无粒子数反转条件下的光放大,在吉林大学物理系实验成功,并于去年通过了由国家自然科学基金委员会主持的专家评议.这项实验是由吉林大学物理系高锦岳教授主持的科研小组,经过三年多的努力获得的.在国家自然科学基金委员会主持的专家评议会上,专家们认为,由吉林大学物理系高锦岳教授主持的课题组研究的无粒子数反转光放大实验是成功的,是激光物理和量子光学中的开创性实验,是激光物理基础理论的重大突破,在世界上尚属首次.     

开放的无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化和光放大机制

研究了开放的Λ型无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化规律,阐明了该系统产生无粒子数反转光放大的机制.发现开放系统中原子响应的时间演化特征与封闭系统有显著的差 别.认为时间演化过程中振荡频率的改变和振荡的非谐性来源于系统中原子振子的随机相干性. 关键词： 开放 无粒子数反转激光 原子响应 随机相干性     

受激发射的观测

光有两种发射机制-自发发射和受激发射.普通光源的光是由自发发射产生的,而激光器辐射的激光是受激发射产生的放大光.自发发射人们是熟悉的,但是在通常情况下很难观察到受激发射现象.本文介绍一个简单的实验,很容易观察到受激发射现象,并且又能方便地测出受激发射光放大的增益系数. 设物质粒子有上下两个能级E2和E1.要想观察到受激发射现象,必须使上能级 E2上的粒子数N2超过下能级E1上的粒子数N1,也就是使系统处于非热平衡的所谓“粒子数反转状态”.处于粒子数反转状态的物质称为增益介质,这是由于受激发射光通过增益介质何放大作01.如有…     

掺钛蓝宝石激光放大器中放大自发辐射效应研究

 给出了描述掺钛蓝宝石激光放大器的速率方程组，通过对放大介质内反转粒子数密度和放大自发辐射的时间和空间特性的数值计算与分析，提出可通过控制泵浦光脉冲和信号光之间的时间延迟来有效地抑制放大自发辐射对放大器增益的影响。     

基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应

建立微波驱动基态精细结构跃迁的Λ型三能级系统,研究基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应.微波场作用于基态精细结构能级之间,产生3个透明窗口,利用适当角度的自发辐射相干效应与电磁感应透明耦合,实现透明向光放大的转化.结果表明,透明转化为光放大时,激发态与基态能级之间以及两个基态能级之间均不出现粒子数反转,但在产生光放大的过程中必须经历两个基态能级出现粒子数反转的状态.调节微波场的频率失谐量可以改变基态能级上的粒子数分布,有利于无反转光放大的产生.     

内壳层光电离机制物理现象的实验观测

内壳层光电离机制是产生粒子数反转的途径之一，如何在中等功率的激光器上产生接近“水窗”波段的Ｘ光激光输出是人们关注的一个焦点。本文介绍在双靶耦合条件下利用内壳层光电离原理产生粒子数反转的实验研究，包括：实验原理、靶型选择、泵浦靶Ｘ光源强度测量及工作靶线谱诊断等，最后对实验结果进行了讨论，认为在国内目前条件和我们已采取的措施下，双靶耦合光电离机制只能产生微弱的粒子数反转。     

微波场作用下三能级原子系统的无反转光放大

研究了外加微波场作用下三能级原子系统的无粒子数反转放大特性. 通过求解系统的密度矩阵方程得到其探测吸收谱. 结果表明, 介质对探测场的吸收呈现多峰结构, 并且在强微波驱动场的作用下, 特定范围内出现了明显的负吸收(即光放大). 进一步定量分析各能级粒子数布居随作用场强度的变化, 揭示出该三能级原子系统呈现无粒子数反转光放大的规律. 最后, 采用缀饰态理论对探测吸收特性做出了准确的解释.     

利用半导体增益光谱诠释激光产生机理的实验设计

利用半导体激光增益光谱直观地诠释激光产生的物理机理.设计了一种适合于物理实验教学的测量方法,推导出双侧放大的自发辐射(ASE)光谱与净增益关系的数学表达式,选择简单便于调节和测量的半导体增益介质和实验光路,通过测量激光介质的增益光谱诠释系统增益大于损耗实现光放大的宏观现象,通过不同激励电流下增益的演化趋势诠释粒子数反转数目变化的微观规律.     

第五篇 原子和原子核基本知识──第十八章 原子和原子核基本知识

第五篇原子和原子核基本知识──第十八章原子和原子核基本知识练习一光谱和光谱分析原子模型激光及其应用一、判断题１．原子由高能级自发地向低能级跃迁而发出的光叫普通光。［］２．原子受激辐射而产生的光叫激光。［］３．有了粒子数反转分布，就可以产生光放大，从而...     

无粒子数反转光放大实验取得可喜成果

激光是本世纪科学技术的最伟大成就之一,它已被广泛地应用于科学研究、生产实践的许多领域。目前使用的各种普通激光器在工作时都要求在工作介质的原子或分子的两个激光能级之间实现粒子数反转,也就是要求处于激光上能级的原子或分子数目比处于下能级的原子或分子数目多。因为只有实现粒子数反转,才能使光的受激发射大于受激吸收,从而达到净的光放大,进而产生激     

在低价氮离子中实现3s-2p软X射线的最佳条件研究

从实现离子的基态和激发态之间粒子数反转的主要参量入手，数值计算了基态的 粒子数密度、上能级和下能级的统计权重之比、三体复合速率和自发辐射衰减速率之比等每个参量对反转粒子数密度的影响，并且以基于光场感生电离（OFI）复合机制B－likeN系统为例对实际系统进行分析讨论，给出了实现基于光场感生电离B-like N45.21nm3s-2p跃迁激光放大的最大激光功率密度。     

开放三能级系统无反转激光

利用求密度矩阵稳态解的方法得到了一般泵浦和衰变情况下Λ型开放三能级原子系统在强相干光作用下无反转激光的条件。我们证明初始泵浦率和能级间自发辐射率的反转代替了稳态布居数的反转,共同促进了无布居数反转光放大,而且只要前两者之一满足就可以实现无反转光放大。然后利用求解简化原子模型波函数解析解的方法,描述了原子演化使得光场放大的过程,解释了量子干涉在三能级原子无反转激光中的作用。     

激光新阈值理论及其实验研究

本文对激光的阈值给出了新的理论解释，提出了激光新阈值理论，导出了激光新阈值条件的解析表达式，并对各类激光器分别进行了讨论，而且从实验上测量了激光器的阈值反转粒子数密度ｎｔｈ与允许激光器获得振荡放大的持续时间△ｔ之间的关系，其结果与激光新阈值理论结果相一致。     

板条激光放大器中寄生振荡的研究

寄生振荡的存在使得放大器在信号光到达之前消耗了大量的反转粒子数,降低了放大器的激光增益和储能效率,严重地影响了激光放大器的性能,尤其对高功率激光放大器。在理论分析和实验研究的基础上,以Nd∶YAG晶体板条为例,用8条半导体激光阵列对晶体进行双侧抽运,研究了高功率激光放大器的寄生振荡现象,分析了板条晶体寄生振荡产生的原因,并详细比较了晶体在不同的抽运功率和表面处理下的放大效果,得到了2倍的单程放大,当输入能量为140 mJ时,获得了278 mJ的激光输出。     

开放四能级原子系统粒子数反转或无反转激光研究

在封闭的简单四能级原子系统模型的基础上提出了开放的四能级原子系统模型.通过在电偶极和旋转波近似下,解此系统的半经典密度矩阵运动方程得其稳态线性解析解.对该稳态解的数值模拟显示:随着驱动场的Rabi频率的连续增加系统会发生由输出的无粒子数反转激光到输出粒子数反转激光的转变;随着系统退出速率或者注入速率比的连续增大,系统会发生由输出的粒子数反转激光到输出无粒子数反转激光的转变;该系统能获得无吸收高色散;在稳态,探测激光上下能级粒子数差随探测场失谐的变化曲线呈弱矩形波.     

有初始相干性注入的V型无粒子数反转激光系统的非线性增益分析和粒子数差振荡现象

本文给出了有初始相干性注入的V型无粒子数反转激光系统的非线性注解,分析了 系统参量变化对无粒子数反转激光增益和与探测场相互作用的两能级之间的粒子数差的影 响,我们发现伴随着驱动场Rabi频率的增加,粒子数差的变化表现出一个振荡行为,我们对这一新现象给出了解释。     

超辐射触动Q开关获得高稳定激光输出

用光再生式电光调Q获得稳定的激光输出,是一种简易可行的方法。但这种方法必然有前置激光脉冲;也容易导致后置激光脉冲。这种缺点限制了这一方法在激光放大和测距等方面的应用。我们提出的轴向超辐射Q开关,克服了光再生方法中的不足。它的原理是,在脉冲电光调Q激光器的光泵过程中,一定的轴向超辐射强度对应激活介质中一定的反转粒子数。只要控制接收器中超辐射的光电转换电平,就能控制打开Q开关时的反转粒子数,也就能稳定输出的巨脉冲激光。在激光阈值附近,改变氙灯电压,测得超辐射Q开关激光峰值幅度变化小于线路延迟开关变化的四分之一。在同一氙灯电压时,超辐射Q开关的激光输出重复性也有所改进。     

放电管口径对紫外铜离子激光下能级消激励的影响

从纵向纳秒脉冲放电的铜离子紫外激光动力学机理出发，得到了激光上、下能级形成粒子数反转所需的必要条件，理论分析了其功率随放电管孔径减小而迅速增加的实验现象，指出放电管孔径的减小能够有效抑制激光下能级辐射俘获的发生，从而提高了激光下能级的排空速率，使得激光功率增加. 关键词： 紫外铜离子激光 辐射俘获 粒子数反转机理     

钙、锶、钡和汞离子激光中的共振辐射俘获效应

根据Holstein的共振辐射俘获理论，讨论了气体温度和辐射俘获下能级粒子数密度对辐射俘获上能级有效辐射寿命的影响，显示辐射俘获下能级粒子数密度是辐射俘获效应中的主导因素.计算了钙，锶，钡和汞四种离子七条共振-亚稳能级跃迁激光在不同电离率下产生共振辐射俘获效应的阈值条件，发现当电离率为5%时这类激光的出光温度与共振辐射俘获的阈值温度相一致，这与实验得出的电离率为3%—5%相符合.表明达到共振辐射俘获阈值条件是该类激光实现粒子数反转的重要因素.     

同轴型双程放大器的研究

理论上计算了在多程放大过程中反转粒子数的利用效率，反转粒数的分布等。计算结果与“神光－Ⅱ”主放大器原型－同轴型双程放大器－实验结果相符合。