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.     

基于激光共振电离质谱的钆奇宇称高激发态研究

钆同位素可作为生产医用同位素¹⁶¹Tb等的靶材,受限于高效光电离路径缺失等问题,目前仅能通过电磁方法生产,为实现钆的多步光电离,需要获取高激发态等光谱数据.基于国内自主研发的高分辨激光共振电离质谱,利用双色三步光电离方案,扫描了钆的36900～37700 cm^-1能区,首次获取了7条奇宇称高激发态能级,能级位置准确度可达±0.1 cm^-1,并根据角动量选择定则确定了可能的J值,同时发现了可用于质谱性能检验的单色光电离谱线.     

镥的激光共振电离同位素选择性研究

本文在速率方程基础上通过数值模拟方法 ,对镥的激光共振电离通道 :5d6s2 2 D3 /2 (5 73.6 5 5nm)→5d6s6 p4F3 /2 (6 4 2 .5 18nm)→ 6s6 p2 4P1/2 (6 4 3.5 4 8nm)→Autoionizationstate的激光诱导同位素选择性进行了研究。在实际实验条件下用这一方法计算得到的激光波长对激光诱导同位素选择性的关系与实验结果相符合。探讨了在偏振激光作用的情况下各种激光参数 (波长、带宽和激光强度 )对激光诱导同位素选择性的影响 ,并提出了在一定实验条件下激光共振电离质谱计较为准确地测定同位素比值的方法。这一理论方法 ,同样适用于研究其它元素的激光共振电离同位素选择性和选择激光同位素分离电离通道     

Faraday镜预转角对FMOCT输出光偏振态的影响

通过计算机仿真,运用琼斯矩阵理论分析了Faraday镜预转角对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响.实验测量了Faraday镜实际预转角的大小,测量了外磁场的改变对Faraday镜预转角的影响.外磁场的存在和变化使Faraday镜预转角偏离初始值,并使系统输出光由理想状态下的线偏振光退化成椭圆偏振光,并引起法拉第镜式光学电流互感器工作灵敏度和稳定性的下降.提出了用电磁屏蔽解决外界磁场影响的方法.     

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     

基于法拉第磁光效应测量空间磁场

在法拉第效应中,线偏振光通过加有外磁场的磁光介质时,其光矢量发生了旋转.光的偏振方向旋转的角度与磁场沿着光波传播方向的分量呈线性正比关系,因此通过测量旋光角度即可得到相应的磁场大小.本实验创新性地提出基于法拉第磁光效应测量空间磁场的方法,利用了半影法减小测角器的测量误差,更加精准地找到了消光位置.实验测得实验室环境中空间磁场的磁感应强度B=0.287 mT,并得到磁偏角大小为θ=7.688°.与使用磁阻传感器进行测量的数据相比,磁感应强度的相对误差为η_B=4.6%,磁偏角的相对误差为η_θ=9.8%.     

初始电子密度对光学薄膜激光损伤机制的影响

光学元件的激光损伤问题是激光器件向高功率密度方向发展中必须认识和克服的问题.基于Forkker-Planck方程,研究了激光与材料相互作用时的雪崩电离机制、多光子电离机制以及联合两种机制的情况.雪崩电离的产生需要一定密度的初始自由电子存在,该自由电子可以是材料中原本就存在的,也可能是光电离产生的.着重分析了材料中的初始自由电子对材料电离机制的影响.结果表明,雪崩过程在激光作用一段时间后会达到一个稳定的电离阶段（以自由电子平均能量不随时间变化为特征,且此时雪崩电离为材料电离的主导机制）,该时间与光电离速率、材料中初始自由电子密度有关.材料中的初始自由电子可以在一定程度上掩盖光电离的作用效果.
关键词:初始电子;激光损伤;光电离;雪崩电离     

初始电子密度对光学薄膜激光损伤机制的影响

光学元件的激光损伤问题是激光器件向高功率密度方向发展中必须认识和克服的问题.基于Forkker-Planck方程,研究了激光与材料相互作用时的雪崩电离机制、多光子电离机制以及联合两种机制的情况.雪崩电离的产生需要一定密度的初始自由电子存在,该自由电子可以是材料中原本就存在的,也可能是光电离产生的.着重分析了材料中的初始自由电子对材料电离机制的影响.结果表明,雪崩过程在激光作用一段时间后会达到一个稳定的电离阶段(以自由电子平均能量不随时间变化为特征,且此时雪崩电离为材料电离的主导机制),该时间与光电离速率、材料中初始自由电子密度有关.材料中的初始自由电子可以在一定程度上掩盖光电离的作用效果.     

Measurement of Photoionization Cross Sections of the Excited States of Titanium

实验研究了钛原子在293～321 nm波段的共振增强多光子电离. 采用激光烧蚀和超声射流相结合的实验技术来制备自由原子,由飞行时间质谱仪实现对钛原子光电离产物的检测. 从离子信号强度对和激光强度的依赖关系导出了钛原子价电子激发态的光电离截面. 实验测量的一些激发态光电离截面在0.2～6.0 Mb. 通过对⁴⁶Ti、⁴⁷Ti、⁴⁸Ti的光电离截面测量研究,没有发现明显的同位素依赖性.     

圆双折射光栅的传输和偏振特性研究及磁场传感应用

从原理上阐述了圆双折射光纤光栅中的传输特性和偏振特性.通过坐标变换,得到圆双折射光栅的琼斯矩阵,并基于此详细分析了磁场大小、传输距离和入射光偏振态对透射光传输特性和偏振特性的影响.结果表明,一定大小的磁致圆双折射将使透射谱产生分裂,透射光偏振态随磁场和波长变化.同时偏振相关损耗和第三斯托克斯参量与外加磁场大小在一定范围...