作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
氮气分子在不同波长(中红外、近红外、紫外)强场飞秒激光的泵浦下,其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下,波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少,物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现,该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致,辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型,对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明,在较大的激光强度范围内,氮气离子上能级 $ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $和其离子基态 $ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $之间,对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转,而且该反转对于激光参数具有鲁棒性,与实验观测结果一致。
飞秒脉冲 氮气离子 分子电离 空气激光 femtosecond laser pulses nitrogen ions ionization air lasing 
光学仪器
2023, 45(3): 66
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
2 马德里理工大学 工业能源工程系,西班牙马德里 28006
3 马德里理工大学 核聚变研究所,西班牙马德里 28006
由强场中红外飞秒脉冲泵浦的氮离子能够以自由感应衰变(FID)的形式发出相干的前向辐射,该FID辐射可以被随后的800 nm飞秒脉冲有效抑制。这种擦除效应是对微弱FID辐射进行时间表征的独特工具,特别是在FID辐射与泵浦脉冲的谐波在频域重叠的情况下。基于密度矩阵与麦克斯韦方程的数值模拟结果,认为擦除效应主要是由于800 nm脉冲直接引发氮离子B态和A态相干性的变化,该变化进一步与800 nm脉冲耦合作用,引起了B态和X态之间相干性的减小,从而导致对应的391.4 辐射的减弱。
空气激光 超快光谱技术 自由感应衰变 飞秒脉冲 Air lasing Ultrafast spectroscopy Free induction decay Femtosecond pulses 
光子学报
2023, 52(4): 0414001
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室,上海200093
2 巴黎综合理工学院 应用光学实验室,法国 帕莱索9176
圆偏振飞秒激光泵浦氮气产生的无谐振腔激光效应在远程光学遥感方面具有非常重要的应用前景.然而,空气中氧气分子的存在显著地淬灭了该受激辐射效应.对比研究了氧气和氪、氩、氦这三种气体对于氮气分子前向和背向激射的影响,测量了纯氮气和空气中氮分子荧光的强度.结果表明,氧气和氪气这两种电离能非常接近的气体呈现出十分相似的淬灭作用;而氦气因为电离能极大,并不呈现出显著的淬灭作用.因此,可得氧气对于氮气分子激射淬灭作用的主要原因在于其引起的光丝内激光强度的下降,从而使得自由电子能量降低,导致碰撞激发效率下降.
Nonlinear optics Air lasing Ultrafast spectroscopic technology Quenching effect Femtosecond pulses 非线性光学 空气激光 超快光谱技术 淬灭效应 飞秒脉冲 
光子学报
2020, 49(11): 173
作者单位
摘要
1 吉林大学电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 吉林大学原子与分子物理研究所, 吉林 长春 130012
3 中国科学院超强激光科学研究中心, 上海 201800
近年来,空气激光因在大气传感和环境监测等领域具有重要的潜在应用价值而备受关注。空气激光通常是指强激光诱导大气组分粒子布居数反转,进而产生的远场无腔光放大的激射现象。氮气和氧气作为两种主要的大气组分,均可在强激光激发下产生激射行为。光增益介质可以是氧原子、氮原子、氮分子和氮分子离子。本文以飞秒光丝诱导氮分子和氮分子离子激光为例,讨论了空气激光的现象观测、机理探索和应用前景,并着重介绍了光场偏振效应对氮分子离子激射行为影响的研究进展。
光谱学 空气激光 粒子数反转 大气传感 
中国激光
2020, 47(5): 0500017
姚金平 1,2,*程亚 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院超强激光科学卓越创新中心, 上海 201800
3 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
空气激光是以空气为增益介质产生的相干辐射,具有高准直度、高相干性、高强度以及自由空间传输等优点,为远程探测提供了全新的技术途径。同时,空气激光是强场超快激光与空气中的原子分子相互作用的结果,蕴含了新颖而丰富的强场物理效应。综述了空气激光近年来的主要研究进展。首先介绍了三类空气激光的产生途径及基本特征,然后从氮气离子激光的增益机制以及量子相干性两个层面阐述了空气激光所蕴含的新物理效应,并讨论了空气激光在远程探测中的应用,最后总结了空气激光研究的意义,展望了该方向面临的机遇与挑战。
超快光学 空气激光 强场激光物理 远程探测 
中国激光
2020, 47(5): 0500005

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