近代物理讲座 第十三讲 激光光谱学

激光光谱学是激光出现后蓬勃发展起来的学科.它以激光为光源,解决传统光谱学长期不能解决或难以解决的间题.由于激光具有高亮度、高度单色性和方向性的特点,激光光谱学除使传统的光谱学方法更趋精确和完善之外,还发展了许多独特的光谱学方法.由于这些方法的建立,无论是光谱分辨率、时间分辨率、或光谱灵敏度都愈来愈高.例如,十多年来光谱分辨率经历了消除多普勒加宽、压力加宽、渡越时间产生的加宽、二级多普勒加宽,直到超越自然线宽等各个阶段,使目前的最高分辨率接近于10-14.与此同时,激光光谱方法正被广泛应用于原子分子物理、凝聚态物理…     

~(159)TbII超精细结构光谱测量

利用具有光谱高分辨和选择性激发等特点的共线快离子束激光光谱学方法研究了159Tb II亚稳态 4 f95 d7H08和激发态 4 f96 p3 / 2 ( 1 5 /2 ,3/2 )的超精细结构光谱 ,所有光谱线可以很好地分辨 ;并由实验测量到的高分辨超精细结构光谱 ,给出了相应能级的超精细结构常数     

159TbII超精细结构光谱测量

利用具有光谱高分辨和选择性激发等特点的共线快离子束激光光谱学方法研究了^159TbⅡ亚稳态4f^95d^7H8^0和激发态4f^96p3/2(15/2,3/2)的超精细结构光谱，所有光谱线可以很好地分辨；并由实验测量得到的高分辨超精细结构光谱，给出了相应能级的超精细结构常数。     

分子束及其在激光光谱学中的应用

原子束和分子束[1]广泛地应用于研究气体中分子的速度分布,原子之间与分子之间的相互作用截面,原子与分子在固体表面的反射和衍射现象,以及与原子和分子的激发和电离有关的问题. 在光谱学中,分子束是一种借以避免碰撞和消除多普勒加宽,从而获得高分辨率的传统方法.但是由于常规光源的低强度和分子束的低密度,使分子束在光谱学中的应用受到了限制.六十年代产生了激光器,特别是后来发展了调频激光器,激光的高光谱亮度使分子束光谱学又获得了新的动力.本文就分子束及其在激光光谱学中的应用作一简短的评述. 一、分子束技术 虽然分子束技术根据…     

中国科学院上海光机所激光物理研究室

成立于1978年,主要从事高激发态激光光谱,超快光物理,非线性光学,量子光学的研究工作.在高激发态激光光谱学方面,研究了稀土元素和铀的高分辨率光谱(消多普勒),得到一批新的光谱数据.实验室置有三台Ar~+激光泵浦的可调谐环行染料激光器和三台YAG倍频激光泵浦的可调谐染料激光器,交叉原子束,时间飞行谱仪等精密仪器设备.首创用空心阴极放电产生难熔金属蒸气的高激发消多     

激光工作模式对苯氰S_1电子态高分辨光谱的影响

本文研究了不同激光工作模式对苯氰分子高分辨光谱的影响,高分辨的激光为Ar~+泵浦的cw环形染料激光经过Nd:YAG激光三步脉冲放大后倍频产生的UV光.实验发现当Nd:YAG激光的振荡级有种子光注入时,光谱呈现转动分辨的谱线,可以很好地标识为苯氰分子S_1←S_0 0_0~0跃迁的转动结构;而当Nd:YAG激光工作于多个模式(无种子光注入)时,光谱则为连续的毫无结构的谱带.由于苯氰分子S_1电子态具有较大的偶极矩,工作于多个模式下激光脉冲的峰值功率的增强产生AC Stark效应,是导致谱线加宽从而无法观测到转动分辨光谱的可能原因.     

激光工作模式对苯氰S1电子态高分辨光谱的影响

本文研究了不同激光工作模式对苯氰分子高分辨光谱的影响,高分辨的激光为Ar+泵浦的cw环形染料激光经过Nd：YAG激光三步脉冲放大后倍频产生的UV光. 实验发现当Nd：YAG激光的振荡级有种子光注入时,光谱呈现转动分辨的谱线,可以很好地标识为苯氰分子S1←S0 跃迁的转动结构;而当Nd：YAG激光工作于多个模式（无种子光注入）时,光谱则为连续的毫无结构的谱带.由于苯氰分子S1电子态具有较大的偶极矩,工作于多个模式下激光脉冲的峰值功率的增强产生AC Stark效应,是导致谱线加宽从而无法观测到转动分辨光谱的可能原因.     

143,145Nd+ 570.38 nm谱线的超精细结构作用常数测量

利用共线快离子束－激光高分辨光谱学方法测量了^143,145Nd^ 570.38nm谱线的超精细结构光谱，并得到了参与跃迁的上、下能级的超精细相互作用常数。     

141Pr+波长56908 nm谱线超精细结构测量

利用共线快离子束-激光高分辨光谱学测量了141Pr+波长为56908nm谱线的超精细结构光谱，由此得到超精细相互作用常数和参与跃迁激发态、亚稳态能级的超精细能级分裂-与已有的数据比较，在实验误差范围内一致，但测量精度提高了一个数量级- 关键词： 超精细结构 快离子束-激光光谱学 磁偶极矩和电四极矩超精细作用常数     

激光光谱和第三届激光基本问题讨论会在杭州召开

由中国光学学会光谱专业委员会及基础光学专业委员会召集的激光光措讨论会与激光专业委员会召集的第三届激光基本问题讨论会(主题是激光光谱),于1983年11月在杭州市联合举行.来自全国各地42个单位的百余名代表参加了讨论会.会上举办的五个激光光谱方面专题讲座的题目是“相干瞬态光谱学”、“红外多光子激发分子”、“超声分子束光谱学”、“表面极化激光光谱学”和“微弱光谱信号的检测”.会议还组织了四个大会综述报告和44个分组会中心发言,这些报告和中心发言涉及了激光光谱学许多领域的基本内容:激光光谱学理论、研究进展、国内外发展动…     

快离子束激光光谱技术

本文阐述了快离子束激光光谱技术的发展及其特点,简要介绍了分子离子光碎片光谱、高分辨光谱和时间分辨光谱。     

偏振内调制激励光谱学(POLINEX)中的相位正交特性

本文从理论上和实验上阐明了在偏振内调制激励光谱学中的相位正交特性.当一束线偏振光被偏振调制,而另一束线偏振光的偏振方向固定时,适当调节后一束光的偏振方向,以使多普勒加宽背景与洛仑兹信号的相位正交,可以获得无多普勒的光谱.     

部分物理学国家重点实验室和部门开放实验室简介(Ⅱ)

超快速激光光谱实验室实验室主任:余振新学术委员会主任:高兆兰地址:510275 广州,中山大学电话:446300-925 中山大学超快速激光光谱实验室属我国首批建设的国家重点实验室.1984年9月批准筹建,1988年1月通过国家验收,并正式对外开放.1.实验室的研究方向和目标 该实验室以超短激光脉冲与时间分辨光谱学及其在物理、化学和生物学中超快过程的应用研究为主攻方向,同时开展超短激光脉冲与物质相互作用过程中的各种非线性现象的研究. 利用不同光谱波段的高强度超短激光脉冲可以激励或改变原子分子及物质体系的结构和运动状态,这伴随着各种光物理、…     

集成光谱学和显微学技术的多域高分辨表征平台

本文研究了最近建立的集成光谱学和显微学技术的多域(能量、空间、时间)高分辨表征平台. 它提供了一种前所未有的方式来分析材料的光谱(能量)在时间域和空间域方面的演变. 展示了在此多域分辨平台上所采集的几种实验结果,其中包括原位拉曼成像(高分辨率拉曼、偏振拉曼、低波数拉曼)、时间分辨光致发光成像和光电性能成像等等. 新建立的多域高分辨表征平台将在材料科学的光化学领域发挥重要的作用.     

基于光纤中超短脉冲非线性传输机理与特定光谱选择技术的多波长飞秒激光的产生

高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源在超快光谱学、量子光学及生物成像等研究与应用领域具有重要价值.如在生物多光子显微成像中,具有适中能量的宽调谐飞秒激光源不仅可满足多种生物组织荧光激发所需的峰值功率与激发波长,而且也可以显著提升非线性荧光产生效率、成像分辨率以及增大成像穿透深度.采用自主研发的高可靠性全保偏光纤飞秒激光器作为抽运源,基于低色散光纤中高峰值功率飞秒激光脉冲非线性传输引起的光谱加宽机制,本文开展了多波长全光纤飞秒激光产生技术研究.通过采用中心波长在980, 1000,1050, 1070与1100 nm的带通滤波片选择性地对单模光纤输出光谱中最左边与最右边光谱旁瓣进行滤波,在上述中心波长处分别可获得203, 195, 196, 187与194 fs的激光输出.本文提出的基于全光纤飞秒激光脉冲在单模光纤中非线性传输引起的光谱加宽机制与特定光谱选择技术的实验方案为高集成、高可靠性宽调谐飞秒激光源的实现提供了新的研究途径.     

消多普勒三光子共振六波混频

研究多普勒系统中的位相共轭三光子共振六波混频(SWM).得到当入射激光为窄带线宽时，SWM频谱是消多普勒的，因此可成为一种研究原子或分子高激发态和高角动量态的高分辨相干非线性光谱学.本方法还具有位相匹配条件不严格，有良好的空间分辨率，光路配置简单等优点. 关键词： 六波混频 多普勒效应     

超快光声光谱技术的进展和前景

回顾了超快光声光谱学的发展过程并介绍了各种测量手段，论述了文章作者建立的飞秒时间分辨的光声光谱系统的工作原理及实验结果，并展望了超快光声光谱学的未来发展方向和应用前景。     

生物医学领域中超连续激光光谱技术的研究进展

超连续谱激光指的是当泵浦激光穿过特殊光波导时,一系列的非线性效应引起入射激光束的光谱展宽,从而输出宽光谱激光束。随着超快激光和光子晶体光纤技术的发展,利用超短脉冲在光子晶体光纤中的传播链产生相干的且亮度高的超连续谱激光成为了一种理想的白光源。自从超连续谱激光源投入应用以来,其应用领域越来越广。尤其在生物医学的细胞、血液等样品分析当中,荧光光谱学、流式细胞仪、共焦显微、光学相干层析等技术都是强有力的分析工具,在采用这些先进技术的科学仪器中,超连续谱激光源成为了一种主要光学部件。首先对超连续谱激光源的国际研究进展作了详细介绍,然后对超连续激光光谱技术在显微成像、流式细胞仪、荧光寿命成像显微、荧光共振能量转移、光学相干层析、共焦显微生物医学分析等生物医学领域中的发展及应用作了综合阐述。对超连续激光光谱技术在非接触式血液制品鉴别的需求、方案及研究进展进行了重点论述,包括覆盖400～2 000 nm光谱范围的光纤化轻型超连续谱激光光源研究;采用超连续谱激光光谱方法探索不同物种血液的种属特征;根据大数据的血液样品光谱特征元数据库分析建立数学模型,利用数学模型实现对血液样品种属光谱学判定;血液鉴别光谱分析便携式整机系统研发等。对超连续激光光谱技术在生物医学领域的应用前景作了展望。     

同位素选择性的激光测量

极灵敏的激光测量已见于大量的文献中[1]。最近发展或提出了一些新技术,即利用高分辨激光来提高这些测量的同位素选择性。为了达到较高的同位素选择性,激光频率必须与特定的同位素共振,并且与其它同位素没有显著的重叠.这要求特定同位素和干扰同位素之间的光谱间隔既大于激光的频带宽度,也大于光谱线的宽度.同位素位移、同位素分裂和谱线加宽效应决定元素分析的同位素选择性。现在已经发展了两种同位素选择性的技术,适用于超灵敏测量:共振电离质谱法(RIMS)和光子组分析法(PBA)。 一、原子光谱中的同位素位移 决定一个原子的同位素位移有…     

共线快束激光光谱学及其应用

共线快束激光光谱学是一种高分辨、高灵敏、新型的光谱学技术．它已经并将继续对原子结构和核结构的研究产生很大的影响．介绍了这一光谱学技术的基本原理、具体实现及其特点和优越性。在此基础上介绍它的研究内容和具体方法．还介绍用于短寿命同位素研究的在线共线快束激光光谱学技术，最后介绍共线快束激光光谱学技术在核结构研究等方面的应用．