Smith经验公式的理论推导

1966年,P.W.Smith实验测得了He—Ne激光器6328(?)的小信号增益系数G_m与放电毛细管直径d成反比关系的经验公式为G_m=3×10~(-4) 1/d。从此,Smith这一著名的经验公式就成为实际生产设计He—Ne激光器的指导原则了。本文将此公式从原子气体放电机制上加以阐明,使其具有更坚实的理论基础。一、He—Ne激光器的原子能级图 He—Ne激光器是利用He和Ne混合气体放电来获得粒子数反转的,发射激光的气体Ne称为工作气体,He称为辅助气体。He—Ne激光产生有关的能级结构及其跃迁过程如下图所示:     

Spheroidene低温光谱的研究

13′—cis Spheroidene在己烷中(浓度3.00×10~(-5)mol/l),在170K的温度下,测定吸收光谱、荧光发射谱和荧光激发谱。确定了分子的能级S_3、S_4和cis峰能级,分别为20600、26900和28700cm~(-1)(示出数据为基态和各能级间的(0←0)跃迁)。13′—cis分子的光谱特征和它的异构体all—trans S pheroidene的相应谱线比较,给出了一些有益的提示。     

在氦氖激光器中观察到新的激光振荡

在He-Ne激光器中观察到波长为652.5nm的一条新激光谱线。它在Ne的自发辐射谱线中没有相应的波长。初步判断是一条喇曼激光。     

衍射极限倍因子M2的实验测量

目的测量He—Ne激光器（波长632．8nm）和半导体激光器（波长650nm）的肘。因子。方法根据ISO／TC172／SC9／WG1 N80文件对M^2因子的测量原理及要求，用美国Spirieon公司生产的LBA-300PC激光束分析仪，沿光传播方向在不同z位置，测出光束宽度，由测量数据进行双曲线拟合，确定束腰直径和远场发射角，计算M^2因子。结果所测全内腔玻璃外壳He—Ne激光器的M^2=1．422，半导体激光器的M^2=1．599。结论市场上流通的He—Ne激光器和廉价的半导体激光器大都可以用于医学应用，不适于用作干涉计量或全息照相等方面的应用。     

氖脉冲双步光电流效应

本文报导了Ne脉冲双步光电流效应的实验,分析了光电流讯号与两束激光光强、所涉及的两步光学跃迁振子强度的关系.对1S_5→2P_2←1S_2的光电流讯号,提出了与Shuker等人不同的解释,我们认为它是一个双步激发过程。     

稀土离子掺杂LaAlO_3:RE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_(1-x)AlO_3:xRE(RE=Dy~(3+),Ho~(3+),Er~(3+))荧光粉,对样品进行X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及荧光光谱(PL)等表征,探讨稀土离子的掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,合成的样品为三方晶体结构。在λex=354nm光激发下,Dy~(3+)位于482nm和576nm处的两个发射尖峰,分别归属于4F9/2→6 H15/2和4F9/2→6 H13/2的能级跃迁;在λex=454nm光激发下,Ho~(3+)位于545nm处的发射峰,归属于(5S2,5F4)→5I8的能级跃迁;而在λex=381nm光激发下,Er~(3+)在535nm和549nm的两个尖锐峰,分别归属于2 H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的能级跃迁。在合成的样品中,Dy~(3+)的最佳掺杂浓度为x=0.01,荧光体发射白光,Ho~(3+)与Er~(3+)的最佳掺杂浓度均为x=0.015,荧光体均发射绿光。     

光谱法研究大气压氩气等离子体射流的气体温度

采用针-板介质阻挡放电结构的射流装置,在大气压空气环境下产生了氩气等离子体羽.通过采集外加电压、电流及发光信号发现,在电压正、负半周期各有一个电流脉冲.就电流峰值而言,正脉冲大于负脉冲.等离子体羽的发射光谱包含氩4p→4s跃迁谱线、氮分子第二正带系(C~3Π_u→B~3Π_g)、带头位于308.0 nm的OH转动谱线(A~2Σ~+→X~2Π)和777.4 nm的氧原子发射谱线.通过拟合N_2(C~3Π_u→B~3Π_g)和OH的转动光谱,可以获得等离子体羽的气体温度.研究发现,拟合N_2第二正带系得到的气体温度要高于拟合OH转动光谱得到的气体温度.分析表明,氩的亚稳态Ar(4s)能够将能量转移给基态N_2,使其跃迁到高转动能级的激发态(C~3Π_u).因此,这种传能导致具有高转动能级氮分子布居数的增加,进而导致利用其计算得到的气体温度相对较高.利用OH的转动谱带拟合计算了气体温度,并研究了气体温度随实验参数的变化.结果表明,增大峰值电压及气体流量导致气体温度升高,但增加驱动频率气体温度降低.     

Eu~(3+)与V共掺杂SiO_2材料的制备及其发光性质

利用溶胶-凝胶技术制备Eu3+、V共掺杂的SiO2材料,通过差热-热重分析、傅立叶红外光谱、X射线衍射、激发光谱与发射光谱等测试手段对粉末的晶型、结构、发光性质进行研究.结果表明:材料属于非晶态,800℃退火后Eu3+、V共掺杂的SiO2样品的结构基本稳定,只存在SiO2的网状结构; 激发光谱显示,Eu-O电荷迁移带随着V掺杂量的增加而消失,产生强度较大的320nm处的7F0→5H3跃迁; 发射光谱显示,随着V的掺入,最佳激发波长由393nm向320nm转移,同时出现了467nm,577nm,588nm,612nm处的发射峰,它们分别归属于Eu3+的5D2→7F0跃迁与VO3-4的蓝色发射的叠加跃迁、Eu3+的5D0→7F0跃迁、5D0→7F1磁偶极跃迁和5D0→7F2的电偶极跃迁,实现了同一物质同时产生蓝色荧光和红色荧光.同时发现,VO3-4对Eu3+的发光有较好的敏化作用,并通过所得的能级图对样品的跃迁机理进行了分析.     

紫外激光激发下Er3+∶YAG晶体的荧光谱

利用时间分辨激光诱导荧光光谱技术,用262 nm和276 nm紫外激光对原子数分数为x(Er3+)=10.5%和x(Er3+)=8.4%两种情况下Er3+:YAG晶体的4D5/2和2H9/2能级分别共振激发,记录了每种情况下的荧光发射谱,对其中所有荧光谱峰对应的能级跃迁做了详细标定.用Judd-Ofelt理论计算其辐射跃迁几率,发现实验荧光强度比和理论辐射跃迁几率比基本一致.     

一种新型发红光材料SrGdGa3O7:Eu3+及其性质研究

采用高温固相法合成了发红光的荧光粉SrGdGa3O7：Eu^3＋。漫反射光谱和激发光谱中Eu^3＋的电荷迁移带、Eu^3＋离子f→f跃迁以及Gd^3＋离子^8S7/2→^6I7/2。的跃迁相互吻合;监测Eu^3＋离子的特征发射,激发谱中有Gd^3＋离子的激发线表明存在Gd^3＋→Eu^3＋的能量传递。发射光谱中以^5D0→^7F2跃迁为主,表明Eu^3＋离子所占据的晶体学格位没有对称中心的cs格位。根据低温下的发射光谱计算了^7F1和^7F2能级完全解除简并后的每个分裂能级的位置。Eu^3＋的发射发生明显的温度猝灭现象,同时发射谱线的分辨率也逐渐降低。Eu^3＋离子的^5D0→^7F2跃迁在不同温度下的荧光衰减曲线相似;随着温度的升高,荧光发射强度衰减越快,但是仍然处于毫秒数量级;^5D0→^7F2跃迁是宇称和自旋禁阻的跃迁,所以荧光衰减时间比较长。     

SO_2分子的532nm双光子激发及退激发过程

以纳秒Nd:YAG脉冲激光器的2倍频输出532nm激光作为激发源,采用双光子激发激光诱导色散荧光光谱方法对SO2分子第一激发带粒子的荧光辐射与碰撞弛豫相结合的复杂退激发过程进行了实验研究.结果表明,以215,337nm处荧光包络分别归属于C1B2,B1B1基振动能级到基电子态X1 A1不同振动能级的荧光跃迁,而425nm处荧光包络包既包含有a3B1基振动能级向基电子态X1 A1的荧光跃迁,同时还包含有C1B2基振动能级向A1 A2的荧光跃迁;由规则序列的实验数据可以计算出SO2分子相应电子态的对称振动和弯曲振动模式的基振动角频率及非谐性常数.所得结果对大气污染物SO2的探测及分子物理学研究具有重要意义.     

紫外激光激发下Er3+ ∶YAG晶体的荧光谱

利用时间分辨激光诱导荧光光谱技术, 用262 nm和276 nm紫外激光对原子数分数为x(Er³⁺)=10.5%和x(Er³⁺)=8.4%两种情况下Er³⁺ ∶YAG晶体的4D5/2和2H9/2能级分别共振激发, 记录了每种情况下的荧光发射谱, 对其中所有荧光谱峰对应的能级跃迁做了详细标定. 用Judd-Ofelt理论计算其辐射跃迁几率, 发现实验荧光强度比和理论辐射跃迁几率比基本一致.     

Tm3+在氟氧化物玻璃中的光谱性质

通过测量Tm掺杂氟氧化物玻璃的光吸收谱,根据Judd-Ofelt理论,拟合得到了Tm3+离子的J-O强度参量Ω2=1.955×10-20 cm2,Ω4=2.629×10-20 cm2,Ω6=1.279×10-20 cm2.利用强度参量,给出氟氧化物玻璃中Tm3+离子各激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参量的预计值,发现许多跃迁振子强度大于10-6且积分发射截面大于10-18cm,如(3F,3H)4→3H6(1707nm)跃迁的振子强度、积分发射截面分别为3.593×10-6,3.180×10-18cm,若上能级有足够高的量子效率,可能实现激光发射.而蓝光波段1G4→3H6(466nm)跃迁也有较大的振子强度(1.112×10-6)和积分发射截面值(0.984×10-18cm).     

用球面扫描干涉仪和激光光谱扫描分析仪分析观测激光光束

用球面扫描十涉仪(简称干涉仪)和激光光谱扫描分析仪(简称分析仪)分析观测激光光束时,仪器调节简单,使用方便.本文介绍了这种仪器的工作原理,并用它具体分析观测He—Ne激光光束的模式结构,测算谱线带宽和相干长度.     

一种Er3+/Yb3+共掺锗碲铋钾玻璃的光谱性质

用熔融法制备了Er3 /Yb3 共掺TeO2-GeO2-B i2O3-K2O玻璃样品,对玻璃进行了差热分析并测试了玻璃的吸收光谱和上转换光谱.应用Judd-Ofelt理论计算了Er3 /Yb3 共掺锗碲铋钾玻璃的3个强度参数,及Er3 各能级的振子强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数.通过977 nm的激光二极管抽运,在室温下同时观察到绿色(522和546 nm)和红色(658 nm)的荧光发射,分别是由于Er3 自2H11/2→4I15/24、S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁而产生.强烈的绿光和红光发射均来源于双光子吸收过程.     

直流脉冲放电产生SO分子束:A''3Δ→X3Σ-跃迁

采用直流脉冲高压对SO2/He(配比1:99,总压强3.0×105Pa)混合气体放电产生SO超声分子束,SO自由基由彭宁电离其前体SO2再解离而形成.发射光谱中350～500nm波长范围的电子振动谱标识为SO(A'3Δ→X3Σ-)跃迁,通过对实验谱线拟合,获得了该跃迁的带源v00=29524(8)cm-1,SO(A'3Δ)的光谱常数ω'e=742(6)cm-1, ω'ex'e=5.9(2.0)cm-1,以及基电子态的光谱常数ω"e=1165(5)cm-1, ω"ex"e=6.4(0.5)cm-1.     

Pr~(3+)掺杂Ge-Ga-S-KCl硫卤玻璃的近红外发光研究

采用熔融淬冷法制备掺Pr3+(0.1%,0.3%,0.5%,0.7%)(按物质的量计算百分数,下同)的0.64GeS2-0.16Ga2S3-0.2KCl硫卤玻璃.测试玻璃的光学吸收谱和光致发光谱,在红外吸收谱中有4个明显的吸收峰,分别是Pr3+的基态3H4向3F4,3F3,3F2和3H6激发态跃迁引起的吸收.近红外区的3个发光峰,分别对应1D2→1G4(~1 390 nm),3F4→3H4(~1 430 nm)和3F3→3H4(~1 480 nm)的跃迁.0.5l%PrCl3掺杂时该组分玻璃的发光强度最高,而且吸收峰和发光峰峰值位置比相应的硫系玻璃有蓝移.分析表明:吸收峰和发光峰的蓝移是由于硫卤玻璃的离子键性比相应的硫系玻璃的离子键性强,导致Pr3+的相应能级间隔增大.     

钾蒸气中某些非线性光学效应的实验研究

用调Q红宝石激光和几种有机液体分子的受激喇曼散射—阶斯托克斯辐射作为泵浦光,射入钾蒸气中,观察到钾原子的许多非线性光学效应。如四波混频、增强的双光子跃迁、相干反斯托克斯幅射等。本文对这些谱线产生的机理、条件作了初步的探讨,并用温度调谐红宝石激光频率的方法对其中一些谱线作了较确切的判定。     

镝激活铝酸锶单基质白光磷光体的发光性质

采用高温固相合成方法制备出一种具有白光余辉的单基质磷光体Sr3Al2O6:Dy3 .通过对磷光体的Dy3 发光中心的掺杂浓度、激发光谱、发射光谱和余晖性质的研究,确认了构成白光发射的两条发射谱线的峰位分别位于484 nm和578 nm,并且栓衰减速率一致,认为均来自于Dy3 离子4f9能级,即属于4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2两个跃迁,可以获得色坐标稳定的白光.获得了Sr3Al2O6:Dg3 2 mol%磷光体样品的热释光谱,陷阱深度分别为0.36 eV和0.55 eV,对应的热释峰温为348 K和383 K.结果表明,单一基质的Sr3Al2O6:Dy3 可以作为重要的候选白光余辉材料.     

激光—核辐射诱变小麦后代的生物学效应研究

本试验采用 He—Ne 激光和 N_2激光辐照“汉源小麦”等四个材料的干种子,采用随机区组设计,重复3次,利用生物统计学方法,从个体水平上连续两年考查了激光——核辐射诱变小麦 L_1和 L_2两代的单株籽粒产量等57个性状的变异,结果表明:辐照材料不同,激光——核辐射诱变后代的变异程度不同,差异明显:He—Ne 激光和 N_2激光诱变后代的变异随剂量增加而加大;激光种类不同,后代变异差异不大;不同激光——核辐射诱变处理后代的变异大小顺序是:激光与~(60)C_0—γ复合诱变>~(60)C_0—γ处理>激光处理。