超小型OPFIRL的理论和实验研究

在高气压和对泵浦场强及亚毫米波远红外激光场强不作任何限制的条件下,求解了NH_3分子三能级系统的密度矩阵方程。用迭代法计算了5cm至1.5cm超短样品管的OPFIRL的输出远红外激光能量密度。实验研制的4支样品管都成功地产生了亚毫米波激光。     

准连续可调的NH3分子光泵亚毫米波激光

以NH_3分子气体为工作物质,对CO_2激光和微波同时作为泵浦源的光泵亚毫米波激光系统的密度矩阵方程的求解,获得光泵激光器的频率特性和增益特性。理论计算结果表明:利用光泵激光中的超喇曼过程,改变微波频率,可以产生频率准连续可调的亚毫米波信号;利用谱线的压力增宽,调节激光的腔长,改变其纵模频率,也可以获得准连续可调的亚毫米波信号。     

光泵分子气体亚毫米波放大器的非线性特性

本文对应用光泵分子气体系统作为亚毫米波放大器进行了理论研究.按实际要求,我们取消系统内亚毫米波信号几乎为0的假设,采用矩阵信号流图法求解四能级系统的密度矩阵方程,进而求得一整套亚毫米波放大器的特性曲线.结果表明,应用光泵分子气体系统作为亚毫米波放大器是可能的,还提出了泵浦源的质量要求.     

光泵分子气体激光的调谐和增益特性——四能级近似

本文利用标准的密度矩阵方法,对两激光场和四能级系统的互作用过程写出密度矩阵的刘维方程;两激光场的频率为ω_p、ω_s,场强为E_p、E_s,失谐量为δ_p、δ_s;对CH_3F分子气体,利用电子计算机求出方程的解.由此得出系统的电极化率的虚部x″(ω_s)和δ_p,δ_s 的关系,并讨论了系统的调谐和增益特性.所得结果可应用于分析激光光泵亚毫米波激光器和研究气体分子中双光子吸收过程.     

光泵亚毫米波激光中的增益叠加原理

导出了光泵亚毫米波激光的增益叠加原理．该原理的应用，可以大大简化发生在多能级分子系统中复杂的激光过程的计算．     

光泵NH3分子亚毫米波激光的模式竞争

采用半经典密度矩阵理论研究了光泵NH3分子亚毫米波激光的P支跃迁(V2∶a→sP(5,4))和Q支跃迁(V2∶a→sQ(5,4))的模式竞争.推导了四能级系统的激光介质的增益表达式;采用迭代法,数值计算了不同工作条件下的P支跃迁和Q支跃迁的输出光强,得到了模式竞争的规律:在压强较低的情况下,P支跃迁占优势;在压强较高情况下,Q支跃迁占优,但光强很弱并受到严重的自吸收效应所抑制.计算结果与实验相符.     

OPFIRL中超喇曼过程的电偶极跃迁增强效应

利用超喇曼过程,可以获得在一定范围内频率准连续可调的亚毫米波激光;证实在红外—微波双光子泵浦亚毫米波激光的超喇曼过程中存在电偶极跃迁增强效应,利用这种效应,有可能提高超喇曼激光器的效率。     

双纵模光泵亚毫米波激光中的能量交换过程

采用半径典密度矩阵理论与迭代数值计算模型求解了九能级NH3分子系统激光介质的增益系数;研究了双纵模光泵亚毫米波激光器的能量交换过程;计算并讨论了有关参数如工作气压、腔长等条件对输出光强的影响,得出了优化规律。     

亚毫米波技术的发展

本介绍了近年来亚毫米波技术的发展历程,列举了一些重要的成果,并介绍了远红外激光的实际应用。     

小型光泵腔式亚毫米波激光器工作参数的理论计算

采用半经典密度矩阵理论并运用迭代法对小型光泵腔式ＮＨ＿３分子亚毫米波激光器的工作气压、输入输出网栅的功率反射系数等工作参数进行了系统的理论计算,得到了该类激光器工作参数优化的一些规律。     

超短光泵NH3远红外激光器

在对光泵远红外激光器样品管最佳长度研究成果的基础上发现,如果泵浦频偏和泵浦功率密度总是保持不变,激光器的工作气体压强越高则激光器的样品管长度就越短。我们安装了长度只有1cm的光泵NH_3远红外激光器并成功地出光。     

光泵远红外激光工作气体压强的最佳值

本文研究光泵远红外激光器的最佳工作气体压强。采用3能级系统模型,求解量子系统的密度矩阵方程,再用迭代运算法计算远红外激光的输出功率密度。激光器的远红外输出功率密度是泵浦激光功率密度I_p,泵浦频偏x,远红外信号的频偏y,工作气体压强P的函数。改变工作气体压强的值,可求得I_s-P的关系曲线。理论求得的P的最佳值与实验结果很好相符。     

光泵远红外激光拉曼光谱中的频谱尖峰现象

在半经典密度矩阵理论的基础上,理论研究了多纵模CO2-9R(30)光泵小型腔式NH3分子远红外激光的spike尖峰现象,提出spike现象是由于AC Stark分裂的双光子过程产生竞争效应,导致一个AC Stark分裂峰比另一个AC Stark分裂峰的输出光谱强度大,再加上激光共振腔输出的纵模频谱特性而形成的.     

远红外激光中双光子拉曼跃迁的相互增强

利用Ｆ－Ｐ干涉仪和迈克尔逊干涉仪对光泵ＮＨ＿３分子远红外激光的频谱特性进行了研究，证实在ＣＯ＿２－９Ｒ（１６）泵浦ＮＨ＿３分子时，产生双光子拉曼跃迁辐射；随着ＮＨ＿３工作压强的增加，双光子辐射相互作用增强，频谱展宽．     

NO_2分子593um波段斯塔克调制谱特性研究

采用ＡＴ＋激光泵浦单模稳频染料激光器，在１６８４０ｃｍ－１－１６８６０ｃｍ－１测量ＮＯ２分子的斯塔克（Ｓｔａｒ）调制谱。用一阶和二阶斯塔克效应对谱线的线型和强度进行了理论分析，并获得了一些激发态的电偶极矩参数．