甲醇远红外激光的一条新谱线

• 作者: 保延翔 罗锡璋 郑兴世 黄晓
• 来源期刊: 红外与毫米波学报
• 学科: 工学
• 关键词: CH3OH远红外激光 远红外新谱线
• 年，卷（期）: 1999,（4）
• 页码范围: 257-263
• 分类号: TN2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:1001-9014.1999.04.001

摘要

甲醇(CH3OH)分子是常用的FIR激活介质,具有很特别的光谱特征.而小型光泵脉冲亚毫米波激光器是近年才发展起来的新技术,作者已经成功地研制出管长为10～20cm的CH3OHFIR激光器,并获得谱线.本文利用CH3OH分子能级表编制成数据库管理程序,对光泵CH3OH亚毫米波激光进行计算.代入CO2-9P(16)线振动吸收跃迁的条件及相应的亚毫米波纯转动跃迁所受的跃迁选择条件,将泵频偏限制在±0.0030cm-1范围内,可推算出,当亚毫米波波长为918μm(对应波数10.89323cm-1)时,有对应的能级跃迁:A,gr,0,0;10→co,0,0;11gr,0,1;10→gr,0,0;10泵频偏为-0.00224cm-1,其跃迁属基态反转的三能级跃迁,这种跃迁比激发态反转的三能级跃迁更不易得到,效率比较低.根据跃迁选择定则和CH3OH的分子参数,可计算出该跃迁的偶极矩阵元μ,单位体积内参与激光过程的有效分子数Nv,横向弛豫时间Ta,纵向弛豫时间Tb和起始光强Is0等参数.选定工作参数后,整个计算过程可由计算机完成.得出以下结果:1.亚毫米波激射呈现双峰形状,这是由于在强泵浦电场作用下,CH3OH分子能级出现AC-Stark分裂,从而发射出两支频率十分接近的谱线.2.随着工作气压的逐渐升高,喇曼过程的相互作用逐渐增强,亚毫米波的输出功率逐渐增加至一最大值,但随着工作气压的进一步升高,喇曼过程的竞争加强,导致输出强度较低的小峰被输出强度较大的大峰完全吸收,输出功率反而下降,其结果是AC-Stark的双峰消失,只呈现单峰形状.3.存在着一个最佳气压P(opt),在该气压下亚毫米波激光器的输出功率达到最大.实验中,当用CO29P(16)线泵浦管长为20cm,10cm的小型脉冲CH3OH分子亚毫米波激光器时,可以观察到亚毫米波谱线,当调节泵浦功率为3.0×106W/cm2,工作气压约为20Torr时,测量到波长为918μm的亚毫米波谱线.用功率计测量其单个脉冲能量约为2μJ.实验干涉图与理论计算的频谱特性图十分相似,呈明显的双峰结构,这是由于强泵浦电场作用下CH3OH能级受到单色光强扰动而产生AC-Stark分裂的结果.结果表明理论计算与实验数据一致.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄晓	中山大学电子系	21	213	7.0	14.0
2	罗锡璋	中山大学电子系	28	83	5.0	8.0
3	郑兴世	中山大学电子系	5	19	2.0	4.0
4	保延翔	中山大学电子系	10	40	4.0	6.0