利用激光诱导后向荧光测定Rb[5P_(3/2)(F′=4)]在金属膜附近的非辐射跃迁率

利用激光诱导后向荧光光谱研究了Rb蒸气-玻璃界面的85Rb[5P3/2（F′=2,3,4）→5S1/2（F=3）]超精细结构跃迁。把界面分为2个不同的区域,靠近表面厚度约为一个波长的近区和远区（蒸气区域）,近区起光谱滤波器的作用。将激光分为二束,一束作为检测光通过一个室温下的Rb参考样品池,得到5S1/2（F=3）→5P3/2（F′=2,3,4）半宽为510 MHz的Doppler吸收线,其中心离F=3→F′=4跃迁约为70 MHz。另一束激光进入温度为130℃的Rb样品池,记录共振后向荧光Sob（νL）,将它减去远区辐射的荧光ST（νL）,得到近区辐射的荧光senxp（νL）,它是具有半宽ΓRF=50 MHz的Lorentz线型,而ΓRF=Γn＋cΓoll＋Γnr,Γn为谱线的自然增宽,cΓoll=γRb-RbN为碰撞增宽,γRb-Rb为增宽系数,N为Rb基态密度,Γnr为玻璃表面激发态原子的非辐射能量转移引起的附加增宽,由此得到非辐射跃迁率为AnFr′=4→F=3=2.4×10^8s^-1,它远大于自发辐射率A（5P3/2→5S1/2）=1.4×107s^-1。     

激光激发Rb＋H2系统形成RbH分子机理的实验研究

在Rb-H2混合系统中用激光(泵浦激光)将基态Rb原子激发到Rb(5P3/2)能级,将调谐至5P3/2→7S1/2跃迁的另一激光束(检测激光)与泵浦激光反向平行通过样品池,并在池的直径方向平行移动,利用光学吸收法得到Rb(5P3/2)态的密度及其空间分布。由于辐射陷获存在,有效辐射率是自然辐射率与透射因子(发射的光子在探测区域内没有被吸收的平均概率,它与吸收截面及激发态原子密度和空间分布有关)的乘积。由5P3/2原子密度及其空间分布结合5P3/2←5S1/2跃迁线的碰撞增宽计算了透射因子。能量合并过程5P3/2 5P3/2→5S1/2 5D产生高位态5D原子,猝灭过程Rb(5P3/2) H2(v=0)→Rb(5S) H2(v=2)产生H2(v=2)态,H2(v=2)密度由Rb(5P3/2)与H2的碰撞猝灭截面得到。Rb(5D) H2和Rb(5P3/2) H2(v=2)发生碰撞反应可生成RbH分子,通过对不同H2密度时5D→5P3/2与5P3/2→5S1/2荧光强度比以及RbH分子X1Σ →A1Σ 跃迁线吸收光强的测量,首次得到了Rb(5D) H2→RbH H和Rb(5P3/2) H2(v=2)→RbH H的反应截面分别为4.02×10-17cm2和1.00×10-18cm2。实验表明,Rb(5P3/2) H2不直接生成RbH分子,而是通过二步反应产生的。     

光学厚Rb蒸气界面附近后向荧光光谱研究

在存在表面耗散层的纯Rb光学厚蒸气中,利用小功率可调谐半导体激光器泵浦Rb(5P_3/2)的超精细结构能级,测量和分析了780 nm(5P_3/2→5S_1/2)和795 nm(5P_1/2→5S_1/2)后向荧光的强度和线形,耗散层(近区)起光谱滤波器的作用。有两种可能产生5P_1/2态原子的机制,第一种机制是Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)→Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2);第二种机制是Rb(5D)+Rb(5S)→Rb(5P)+Rb(5P),对于每一种机制,给出了后向敏化荧光的理论公式。研究后向荧光时,必须要确定荧光强度与激光功率的关系和荧光线形。激光频率扫描超精细结构共振线,得到的敏化后向荧光795 nm线形与共振荧光780 nm线形相似,其荧光强度与荧光功率有线性关系。因此,基本上可以用第一种机制解释5P_1/2态布居机制。理论证明了,第二种机制产生的敏化后向荧光强度应与激光功率平方成比例,这与实验结果是不同的,第二种机制不能解释耗散层界面后向敏化荧光的产生。     

Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)碰撞激发能量转移截面

利用激光(调离NaD_2线±20GHz)激发钠蒸汽,测量Na(3P)+Na(3P)→Na(4F)+Na(3S)的碰撞激发转移截面。因4F→3D的荧光位于红外(1.84μm),故检测3~2D_(3/2)→3~2P_(1/2)(818.3nm)和3~2D→3~2P_(3/2)(819.5nm)级联荧光信号。通过测量激光频率的Rayleigh散射光,直接D_2线荧光和敏化D_1线荧光分布,确定了钠原子密度,定出了有效辐射俘获衰变率Γ_(D_1)~e,Γ_(D_2)~e。结合激光功率吸收率的测量得到了Na(3P)的密度,从而给出转移截面σ(4F)=37A~2(±33％)。与其他作者的实验结果和理论值作了比较,进行了讨论。     

Rb(5D_J)+H_2→RbH+H反应截面的测定

利用激光泵浦一吸收技术,研究了在样品池中(T=385 K,H2气压400 Pa)的Rb(5DJ)+H2→RbH+H[x1∑+(υ"=0)]+H光化学反应过程.双光子激发Rb-H2混合蒸气中Rb原子至52D态,荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外,还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光,RbH分子是由5D原子与H2间的三体碰撞反应产生的.利用852 nm激光扫描RbH X1∑+(υ"=0→υ'=17)吸收带,△I'和△I"分别表示泵浦5D3/2和5D5/2时的吸收光强.泵浦室温下的纯Rb蒸气至5D3/2或5D5/2态,由于在低密度下52D精细结构混合可略去,故由5D3/2→5P1/2与5D5/2→5P3/2的荧光比得到泵浦率比.解速率方程组,得到5D3/2→5D5/2和5D→5D以外态的碰撞转移截面分别是9.8×10-16和2.0×10-16cm2,Rb(5DJ)+H2→RbH+H的反应截面分别是5.4×10-17(J=3/2)和2.3×10-17cm2(J=5/2),5D3/2与H2的反应活动性大于5D5/2,这与其他实验结果是一致的.     

激光诱导Cs(6P)和Cs(9D)态布居数变化的荧光检测

在Cs蒸气中观察了荧光强度的增强与减弱.6P3/2态荧光的减弱是由于激光激发6P3/2→9D5/2的跃迁造成的,9D5/2态原子碰撞转移到9D3/2,产生9D3/2→6P1/2的辐射,增加了6P1/2态的布居,从而使6P1/2→6S1/2的荧光增强.激光诱导布居数的变化由相应荧光的强度信号的增减来检测,利用速率方程组,得到了受激发射(即9D5/2→6P3/2)速率为3.0×106?s-1,精细结构碰撞转移(即9D5/2→9D3/2)速率为1.1×106?s-1.     

Rb(5PJ)与He,N2的碰撞精细结构混合和猝灭

在气体样品池条件下,研究了Rb(5PJ) (He,N2)碰撞能量转移过程.用调频半导体激光器激发Rb原子至Rb(5P3/2)态,在不同的He或N2气压下,测量了直接5P3/2→5S1/2荧光和转移5P1/2→5S1/2荧光.对于Rb(5PJ)与He的碰撞,只发生精细结构转移(略去碰撞猝灭效应),电子态能量仅能转移为He原子的平动能.在与N2的碰撞中,向分子振转态的转移是重要的.本实验中,Rb的密度为4.5×1011 cm-3,由辐射陷获理论得到5P1/2→5S1/2的有效辐射率为2.47×107 s-1.利用速率方程分析,可以得到碰撞转移速率系数,对于He,5P3/2→5S1/2转移速率系数kHe21=2.61×10 12 cm3·s.对于N2,测量5PJ He和5PJ N2两种情况下直接荧光与敏化荧光的相对强度比,利用最小二乘法确定5Pa/2→5S1/2转移速率系数kN212=2.36×10-11 cm3·s,5PJ态猝灭速率系数kN2=1.44×10-11 cm3·s-1.由实验结果证实了Cs-N2主要是直线式碰撞传能机制,与其他实验结果进行了比较.     

Rb原子滤波器的实验研究

本文用热Rb原子进行了光学滤波的研究。将一束激光调谐到Rb原子D2线的F=1→F′=2共振吸收线上,使其泵浦Rb原子,实现原子布居极化(即将Rb原子制备到能级F=2上)。当一束信号光反向穿过该介质时,若信号光频率调谐到原子"吸收窗口"(D1线F=2→F′=2),该介质对信号光大量吸收,信号光透射率仅为0.14%;若信号光频率调谐到原子"透明窗口"(D1线F=1→F′=2),信号光透射率高于47.4%。这种极化的原子介质可以用来做光学滤波器。     

弱射频场中Rydberg原子的电磁感应透明

在铯原子室温蒸气池中研究了弱射频场中Rydberg原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT)效应.铯原子基态6S_(1/2)、第一激发态6P_(3/2)和Rydberg 48D_(5/2)态形成阶梯型三能级系统,探测光共振作用于6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)的跃迁,耦合光在Rydberg跃迁线6P_(3/2)(F′=5)→48D_(5/2)附近扫描,形成Rydberg原子EIT.当对铯原子施加一个80 MHz的弱射频电场时,48D_(5/2)Rydberg原子的EIT光谱发生Stark频移和分裂,同时产生由射频场调制Rydberg能级的偶数级边带,测量结果与Floquet理论模拟的结果相符合.同时,改变弱射频电场的频率研究了铯Rydberg能级的自电离效应对Rydberg原子Stark谱的影响,据此,我们提出将电极板置于铯原子蒸气池内的方案以减少自电离效应的影响.在弱射频Stark谱中,mj=5/2的Stark谱与mj=1/2,3/2的二级边带形成多个能级交叉,这些能级交叉点提供了一种基于原子的精确校准射频电场的新方法.     

YAIO_3:Nd~(3+)的激光感生荧光

首次用Ar~+激光5145(在300K和90K下)和用染料激光5891(在300K下)激发YAlO_3:Nd~(3+)的感生荧光,并用Ar~+激光4880A激发了它的~4F~(3/2)→4I~(9/2)跃迁的荧光(在300K和90K下)。观察到在300K和90K下荧光相对强度的比值关系I_(R1→Z1)/I_(R2→Z1)的反转