1 电子科技大学中山学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室, 广东 中山 528402
2 华南师范大学光子纳米生物技术研究中心,广东 广州 510631
3 山东科技大学理学院,山东 青岛 266510
4 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东 广州 510275
利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D2 O)分子 可以产生波长为385 μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出, 采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近 似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数Gs和泵浦光信号吸收系数Gp的解析表达式, 通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10－3 W/mm2。一般情况下, 在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。
激光物理 泵浦阈值 半经典理论 重水气体分子 太赫兹技术 laser physics pump threshold semi-classical theory D2 O gas molecule terahertz technology
1 吉首大学信息科学与工程学院， 湖南 吉首 416000
2 中山大学信息科学与技术学院， 广东 广州 510275
从半经典密度矩阵理论出发，建立了光抽运太赫兹波谱线竞争的双三能级分子系统模型，理论推导了抽运信号吸收系数以及太赫兹波信号增益系数的数学表达式，采用迭代法数值计算了CO2激光-9P(32)抽运重水(D2O)气体分子腔式太赫兹激光66 μm和116 μm两条谱线之间的竞争。给出了抽运功率、工作气压及激光腔长等工作条件下谱线竞争的一般规律。
超快光学 太赫兹激光 密度矩阵理论 谱线竞争 光抽运 重水
中山大学 信息科学与技术学院,广东 广州 510275
采用半经典密度矩阵理论计算了单纵模(SLM)和多纵模(MLM)脉冲光抽运重水(D2O)分子亚毫米波(SMMW)激光三能级系统的抽运信号的吸收系数和亚毫米波激光信号的增益系数,利用迭代法数值计算了亚毫米波激光信号的频谱特性和输出光强,对频谱精细结构和激光过程的规律进行了深入的研究和比较。研究结果表明,在超辐射情况下,多纵模光抽运D2O与单纵模光抽运相比,前者的亚毫米波激光谱线较宽;在腔式的情况下,单纵模和多纵模光抽运D2O的亚毫米波激光谱线都进一步展宽,在频谱曲线上均呈现与多纵模结构对应的多个尖峰。
激光技术 亚毫米波激光器 多纵模光抽运 重水 频谱特性 多拉曼相互作用
中山大学,电子与通信工程系,广东,广州,510275
建立缓冲气体对光泵亚毫米波激光作用的理论模型,通过量子力学理论推导了缓冲气体退激活几率,从而使缓冲气体的作用能够定量进行计算.实验上对CO2-9(R30)泵浦NH3分子67.2um谱线作了测量,实验结果与理论计算吻合得较好.这一工作对寻找光泵小型腔式亚毫米波气体激光器的高效缓冲气体有指导意义.
激光技术 光泵亚毫米波激光 缓冲气体 退激活 laser technique optically pumped submillimeter wave laser buffer gas deactivation
在半经典密度矩阵理论和SSH理论的基础上,理论研究了光泵远红外激光的缓冲气体作用,分析了势阱深度和碰撞半径两个参数对光泵远红外激光系统中缓冲气体作用的影响,从而得到选择缓冲气体的规律.研究成果对寻找小型光泵远红外气体激光器的高效缓冲气体,并推动其实际应用起一定的指导作用.
光泵远红外激光 缓冲气体 势阱深度 碰撞半径
中山大学电子与通信工程系, 广东 广州 510275
基于分子振动弛豫理论完善了缓冲气体的作用模型,利用半经典密度矩阵理论与量子力学理论,定量分析研究了缓冲气体对小型光抽运远红外激光过程的作用机理以及缓冲气体作用下小型腔式光抽运NH3分子远红外激光器的频谱特性,讨论了工作气压、抽运功率等工作参数对频谱特性的影响,并对理论计算结果进行了实验验证,二者符合得较好。研究结果表明,在小型光抽运远红外激光器中加入适当的缓冲气体,大量工作气体分子与缓冲气体分子之间的无规碰撞会引起谱线加宽,而且可以使远红外激光输出信号增强。
激光技术 光抽运远红外激光器 缓冲气体 频谱特性
中山大学电子与通信工程系,超快速激光光谱学国家重点实验室,广东,广州,510275
介绍了以单片机为核心的亚毫米波激光器的自动测量系统.该系统可实现测量工作自动化,并利用双路校正技术,提高了测量准确性和可靠性.运用该系统对小型光泵NH3分子激光器的谱线进行测量,验证了测量系统的性能.
亚毫米波激光器 自动测量系统 F-P干涉仪 双路校正技术. submillimeter wave laser automatic measurement system F-P interferometer double path emendation.
运用量子系统的密度矩阵理论,采用迭代法计算了光泵NH3分子远红外超辐射和腔式激光的频谱特性和相应的最佳工作气压。理论计算表明相对于超辐射方式,光泵腔式NH3分子远红外激光具有宽带辐射以及纵向调谐特性,且总的输出光强在一定条件下得到提高,最佳工作气压也较低。在实验上对用TEACO2-10R(8)和9R(16)泵浦的NH3分子远红外超辐射和腔式激光器产生的远红外辐射进行了测量,结果表明理论计算与实验结果相符。
光泵远红外激光 超辐射 腔式激光器
利用三能级系统的密度矩阵方程,通过迭代法计算了小型光泵NH3分子远红外激光器(mini-NH3-OPFIRL)的介质增益Gs沿激光管的变化规律以及远红外信号光强Is沿激光管的放大过程。计算表明激光管有激活区和饱和区,对一定管长的mini-NH3-OPFIRL,在一定范围内工作气压的提高,主要使Gs的峰值增大,同时使激活区缩短,考虑散射损耗和自吸收效应后,Gs峰值的提高对总的输出光强贡献不大。而泵浦光强Ip0的增大,有利于激光管内的介质沿光轴方向均匀激活,从而提高总的输出光强。另外,信号频偏对mini-NH3-OPFIRL的激光放大过程有较大的影响。
光泵远红外激光 介质增益 饱和效应
通过求解四能级系统的半经典密度矩阵方程，用迭代法计算了CO2-10R(6)泵浦小型超辐射光泵NH3分子远红外激光器(mini-NH3-OPFIRL)的P支和Q支跃迁输出光强的增量比。计算表明在超辐射小型NH3光泵远红外激光器中，V2:a→ｓP(5，4)和a→sQ(5，4)模式竞争结果，Q支跃迁占优势，使P支被抑制。理论计算与实验结果一致。
远红外激光 小型光泵远红外激光器 受激拉曼跃迁 模式竞争
