无粒子数反转激光研究的进展

概括地介绍了无粒子数反转光放大与无粒子数反转激光的基本概念和原理，讨论了这种类型激光对激光科学发展的重要意义，叙述了自１９６２年以来科学家们所提出的几种实现无粒子数反转光放大及无粒子数反转激光的主要的理论模型和有关的实验进展，最后介绍了钠原子蒸汽中首次观察到无粒子数反转光放大的实验装置和实验结果。     

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.     

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.     

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…     

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     

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。     

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.     

激光剑丝追未来

飞秒激光成丝现象已经开创了从纯物理到应用研究的许多新的科学研究领域,其中包括源于量子和经典物理的多个应用研究。飞秒光丝中的新现象,例如激光强度钳制效应、空气激光、粒子数捕获、分子排列、分子超激发态、光丝诱导降雪、光丝化学等等,开辟了令人振奋的、多学科交叉新领域。激光强度钳制效应是一个复杂的物理现象,结果可以形成一个非常稳定的相互作用状态。粒子数束缚、分子排列、转动及其周期性可被用于脉冲太赫兹辐射的远程探测。光丝中的空气激光现象看起来像是一种新的激发机制,例如,光丝中激光强度可以把氮气和二氧化碳分子激发到一种粒子数反转的状态。与此同时,这种光丝诱导激光现象(或粒子数反转)在空气中"污染分子"形成的分子碎片中也被观察到。利用单一激光,通过探测特征荧光来远程识别污染物、气体或者固体样品已经至少在原理上得到证实。光丝诱导沉积现象已经在云室中变成现实。最后讨论了光丝研究领域未来的挑战以及光丝化学为光丝研究提供的一个新的机遇。     

失谐对开放的四能级系统无粒子数反转激光的影响

提出开放的四能级双驱动场无反转激光系统的理论模型,由电偶极和旋转波近似得到其密度矩阵方程,讨论无反转激光产生的物理机制,利用数值计算结果分析探测场和驱动场失谐对系统无反转激光增益和粒子数差的影响.     

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。     

与794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm脉冲光的产生

基于非共线光参量放大(NOPA)，以宽带794nm飞秒激光的倍频光为抽运光，以连续的He-Ne激光为信号光，产生了与宽带794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm的脉冲光.实验结果显示该1064nm的光脉冲可作为光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光链的种子光，从而实现用全光学方法实现OPCPA系统抽运光和信号光的精确同步.还将非共线光参量放大器置于经特殊设计的He-Ne激光腔内，也同样成功得到了无直流背底的1064nm的光脉冲.经一次光参量放大后所得到的1064nm光的光谱和空间啁啾特性与非共线光参量放大器置于He-Ne激光腔外时得到的1064nm的光脉冲相同，而其单脉冲能量约为腔外NOPA的10倍. 关键词： 非线性光参量放大 光参量啁啾脉冲放大 时间同步     

“教学中子实验仪”已通过技术鉴定

吉林省高教局于85年9月对东北师大物理系研制的“教学中子实验仪”主持召开了技术鉴定会,鉴定委员会由科学院学部委员余瑞璜教授,吉林大学物理系刘运祚教授、吉林省高教局负责同志等11位专家组成.该仪器采用陶瓷密封中子管作中子源,中子强度连续可调,开机才有中子,     

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.     

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     

本刊在长春编委扩大会议简况

本刊在长春编委扩大会议于11月23日举行。国家教委高校物理教学指导委员会委员、吉林省物理学会秘书长、吉林大学物理系王秉超教授和吉林大学、东北师大两校物理系负责实验教学的系主任及本刊特邀的审稿专家等13人出席了会议。会上介绍了高校理科教学指导委员会物理实验教材建设组首次工作会议内容及工作部署,重温了关于深化改革高等教育若干问题的报告和首届高校     

掺铒光纤激光放大的实验研究

使用自行研制的掺铒光纤维进行了光纤激光放大实验.以Ar~+激光作泵浦,在1.52 μm波长上实现了光放大,增益达10dB以上.绘出了有关掺铒光纤及其光放大的若干实验数据.     

多程放大中激光脉冲交叠放大的物理建模与计算方法

建立了多程放大中激光脉冲在增益介质中交叠放大的物理模型, 并提出相应的计算方法. 物理模型中考虑了脉冲前后沿对增益介质中反转粒子数的共同消耗. 研究认为模型在延时系下的数据递推方式无法求解交叠放大问题. 通过建立新的时空坐标系, 解决了交叠放大过程的数值求解问题. 基于此物理模型和计算方法, 模拟计算了双程放大时脉冲时间波形与腔镜位置的关系. 关键词： 物理模型 放大 腔镜 增益饱和     

激光脉冲前后沿相干叠加对多程放大的影响

针对多程放大过程中激光脉冲经腔镜折返前后沿交叠的问题,建立了激光脉冲在增益介质中前后沿相干叠加放大的物理模型.理论分析表明,脉冲前后沿完全相干叠加形成驻波场,使得反转粒子数出现烧孔效应,影响输出脉冲的增益和波形.基于此物理模型,模拟计算了脉冲在多程放大过程中波形的演化,比较了不交叠、完全非相干叠加和完全相干叠加三种情况下对放大器的增益和对脉冲波形的影响.为高功率固体激光器的设计提供指导.     

抽运光中ASE噪声对OPCPA信噪比的影响

惯性约束核聚变快点火实验,要求拍瓦终端输出再压缩的高信噪比超短激光脉冲.在拍瓦前端光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)阶段,抽运激光脉冲中由放大的自发辐射(ASE)噪声调制导致的电场强度振幅和相位的随机扰动.将会被传递到信号光的光谱E.使再压缩后主激光脉冲前后出现底座.降低了信号光的信噪比.数值模拟了抽运激光脉冲中ASE噪声对信噪比以及对时间底座的宽度的影响,并探讨了有利于提高超短激光脉冲信噪比的途径.     

用于宽带啁啾脉冲光参量放大系统精确同步的新方法

基于非共线光参量放大,以波长800 nm飞秒激光的倍频光为抽运光,以激光二极管640 nm连续波激光为信号光,产生了与800 nm飞秒激光精确同步的无直流本底的1064 nm脉冲光。实验结果显示该1064 nm的光脉冲在脉冲能量和空间光束质量上均可作为1064 nm波长脉冲放大器的种子光。仅通过一级简单紧凑的非共线参量放大就可实现光周期量级的光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光和种子光的精确同步。