双能级系统中的光场驱动吸收特性和粒子布居调控

摘要：原子系统中的相干效应一直是当前科学研究的热点。本文在典型的双能级系统中引入光场激发能级之间粒子的相干跃迁,通过讨论光场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析系统从瞬态到达稳态的吸收特性和粒子布居特性,并进一步讨论通过改变光场强度对其特性进行的调控。     

Quantum coherence in λ-three-level system driven by bichromatic coupling field

We present a theoretical study of quantum coherent effects in a λ-three-level system with a strong bichromatic coupling field and a weak probe field. When one component of the strong bichromatic coupling field is resonant with a corresponding transition and the other is detuning with an integer fraction of the Rabi frequency of the resonant field, the absorption spectrum exhibits a series of symmetrical doublets. While two frequencies of the strong bichromatic coupling field are symmetrically detuned from the transition, the position and the relative intensity of the absorption peak are both affected by the coupling field intensity and detuning. An explanation of the spectrum is given in term of the dressed-state formalism.     

NO分子共振增强的多光子离化机制

用皮秒Nd：YAG激光器泵浦光学参量发生／放大器做激发源,获得了420～480nm波长范围内NO分子的多光子离化谱。通过对谱线的归属,分析确定了NO分子的离化为以A^2∑为中间共振态的(2 2)共振增强的多光子离化过程。以速率方程为基础,利用激光脉宽较窄(35ps)的条件,推导出离化信号随激光强度呈近四次方变化关系,与实验测量结果相符,这可为用共振增强多光子离化(REMPI)光谱技术探测污染物NO分子提供实验参考。     

NO分子双光子诱导荧光的自吸收现象

以皮秒Nd:YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发光源,获得了在452.4 nm波长激光激发下,NO分子的双光子激光诱导色散荧光光谱(LIDFS)。并由此得到了NO分子基电子态的振动基频和振动非谐性系数分别为ω″_e=(1 904.7±7.3) cm-1, ω″_eχ″_e=(14.2±1.2) cm-1, ω″ey″_e=-(0.021 8±0.009 1) cm-1。在NO分子双光子LIDFS实验研究中,首次观测到了NO分子强烈的自吸收现象,在较高样品气压条件下,色散荧光光谱图中对应A 2Σ(v′＝0)→X 2Π(v″＝0)跃迁的谱线消失。实验结果表明,自吸收现象导致的该跃迁谱线强度的变化,随样品气压、激光场和样品作用区到荧光接收窗口距离的减小而减小。     

光学-射频场双驱动原子系统中的透明与吸收特性的调控

光与物质的相互作用可以产生许多奇特的量子光学现象,电磁诱导透明和电磁诱导吸收是其中最典型的现象.本文在通常的Λ型三能级系统中引入射频场作用于激发态的精细结构能级之间,组成光学-射频双驱动场共同激发原子的相干跃迁,使系统的吸收特性出现电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种量子相干效应.通过讨论双驱动场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析电磁诱导透明和电磁诱导吸收随时间的产生和转化,得到两种量子相干现象之间的关联性及对其进行量子调控的方法.     

Er~(3+),Yb~(3+)共掺杂BaGd_2ZnO_5纳米晶体上转换光学温度传感

采用溶胶-凝胶方法制备了到目前为止已见报道的效率最高,化学性能稳定的上转换发光材料BaGd2ZnO5∶4%Yb3+,1%Er3+纳米晶体。XRD数据表明样品为纯相,属于正交晶体,空间群为Pbnm,SEM图片显示所制备的样品尺寸约为150nm左右,分布均匀。样品在971nm半导体激光器激发下,产生强烈的绿光发射,肉眼可视,上转换强度与泵浦能量关系n=1.22为双光子实现了上转换发射。它们来自Er3+2 H11/2→4 I15/2和4 S3/2→4 I15/2的跃迁发射,Er3+主要的激发态吸收(ESA)过程是:4 I15/2→4 I11/2→4 F7/2→2 H11/2,4 S3/2,Yb3+吸收截面很大(104cm-1)容易传递它的激发态能量到Er3+,提升了Er3+2 F7/2的布局粒子数和能态,进而提升了光谱中各个峰的强度。由于Er3+的2 H11/2和4 S3/2能级间距较小,电子在这两能级的布居符合玻尔兹曼分布是温度的函数,因此可以通过监测这两个能级发射强度比例(FIR)来测量基质材料的温度。这种方法不干扰被测对象的温度场,可消除测量精度的不确定性,具有较宽的温度测试范围及合理的温度分辨率,使用的泵浦源简单、方便、低廉,更具商用价值。样品的温度变化范围350~800K时,温度测量灵敏度最高可达0.003 1K-1。同时,它在较低的激发密度下就能产生较高上转换发射功率,使其成为远距离非接触温度测量的理想材料。     

四能级系统中相位控制电磁诱导透明研究

提出了一种利用微波场的相对相位调控电磁诱导透明(EIT)光谱特性的方法. 在外加双微波驱动场的准Λ型四能级原子系统中,通过求解系统的密度矩阵方程得到探测场的吸收谱,分析了电磁诱导透明窗口的位置随微波驱动场相位的变化规律,并借助缀饰态理论给出了准确解释. 结果表明,对于确定的作用场强度,调节微波驱动场的相位可实现电磁诱导透明的频率位置及间隔的准确控制. 关键词： 四能级原子系统 电磁诱导透明(EIT) 相位控制 微波场     

低气压下XeCl准分子的形成研究

本工作利用高频介质阻挡放电对较低气压(70～1330 Pa)Xe/Cl_2混合气体中XeCl准分子的形成过程进行研究。通过探测不同Xe/Cl_2混合气压和不同Xe/Cl_2混合比条件下放电等离子体在285～315nm波长范围的荧光发射谱,得到了XeCl准分子在308nm附近的荧光发射以及荧光强度随气压变化曲线。得出该实验条件下生成XeCl准分子的最佳Xe/Cl_2混合比为4:1。     

Resonance-enhanced multiphoton ionization of NO via X2П→A2∑ transition

The resonance-enhanced multiphoton ionization (REMPI) spectrum of NO has been obtained in the range of 420-480 nm with a Nd:YAG pumped optical parametric generator and amplifier. The spectral linescan be attributed to NO X2П(v" = 0, 1) → A2∑(v' = 0, 1) transitions. In this wavelength range, NO molecules are ionized via the resonant intermediate state A2∑+ and by a (2 + 2) REMPI process. The dependence of ion signals on laser intensity and gas pressure is discussed. The variation of the ionization signal versus laser intensity is near quartic. This is in good agreement with theory.     

NO通过C~2Π←X~2Π跃迁的共振多光子离化谱

以皮秒Nd∶YAG激光器抽运光学参变发生 /放大器做激发源 ,得到了NO分子在 4 90～ 5 80nm波长范围内通过C2 Π态共振增强的多光子离化谱 ,离化谱由有规则的谱线序列组成。将理论计算的峰值位置与实验结果进行比较 ,确定了离化通道为 :NO(X2 Π) 3hνNO(C2 Π) 2hν(orhν) NO+ +e ,离化信号强度随激光强度的近五次方变化关系进一步验证了此结论。分析讨论了谱线强度的分布不符合夫兰克康登原理的可能原因。根据谱线峰值位置 ,利用最小二乘法拟合获得NO分子C2 Π态振动常数′ωe=(2 35 4 .9± 6 .4 )cm-1,′ωe ′χe=(14 .7± 2 .5 )cm-1及平衡位置的力常数k=(2 .4 4± 0 .0 8)× 10 3 N·m-1。结果可为用激光离化光谱技术探测大气污染物NO分子提供参考。