Лазер с переворотом спина

В качестве источника монохроматического излучения начали применяться лазеры с перестраиваемой частотой, главными из них являются лазеры на полупроводниковых диодах, лазеры с переворотом спина с использованием комбинационного рассеяния и параметрические генераторы. Область перестройки частот у последних обычно наибольшая [1]. Родственными приборами, отличающимися очень высокой чувствительностью, являются оптикоакустические спектрометры, в которых в качестве источника света также используется лазер с перестраиваемой частотой [2]. [c.153]

Практическая реализация и усилия, затрачиваемые иа достижение непрерывной перестройки, зависят от спектральной области и от желаемой ширины полосы перестройки. Если ширина полосы велика по сравнению с расстоянием между модами резонатора (многомодовый режим работы), для получения непрерывной перестройки надо изменить только один параметр, определяющий длину волны излучения лазера, наиример положение призмы или дифракционной решетки в лазере на красителях или же магнитного поля в лазере с переворотом спина. Если желательно получить непрерывную перестройку при одномодовом ре-л<име работы лазера, то, как правило, требуется более одного диспергирующего элемента и необходимо принять специальные меры для синхронной перестройки всех этих элементов, включая и изменение длины резонатора. [c.257]

Лазер с переворотом спина [c.259]

За последние годы был разработан лазер с переворотом спина (ЛПС), перестраиваемый в широком инфракрасном диапазоне длин волн с выходной мощностью более одного ватта, что значительно превышает мощность полупроводниковых лазеров. Поскольку имеется несколько обзоров по ЛПС [52], упомянем только их основные особенности, влияющие на характеристики перестройки. Принцип действия ЛПС основан на стимулированном комбинационном рассеянии излучения, происходящем на электронах проводимости в некоторых охлажденных до криогенных температур полупроводниках, которые помещены в магнитное поле и облучаются сфокусированным светом от другого мощного лазера. Как и в случае эффекта Зеемана для свободных атомов, энергетические уровни этих электронов расщепляются приложенным магнитным полем В на уровни Ландау [c.259]

В этом разделе будут рассмотрены некоторые конкретные примеры применения различных методов перестройки лазеров в абсорбционной спектроскопии. В большинстве описываемых здесь экспериментов спектральное разрешение ограничено в основном доплеровским уширением линий поглощения или уширением их за счет давления. Это означает, что ширина лазерной линии меньше ширины молекулярной линии. Некоторые перестраиваемые лазеры, например полупроводниковые лазеры или лазеры с переворотом спина, часто одновременно излучают на нескольких модах. Однако, поскольку расстояние между модами порядка 1 см , с помощью монохроматора умеренного разрешения в излучении лазера можно выделить одну моду. [c.267]

Вальтер со своей группой [103] выполнили с высоким разрешением спектроскопические исследования молекул этилена на лазерах с переворотом спина. При длине поглощающей ячейки 20 см и давлении газа 30 мм рт. ст. разрешение было ограничено комбинированным эффектом уширения порядка 1200 МГц за счет давления, доплеровского уширения, равного 130 МГц, и ширины лазерной линии, равной 600 МГц. Так как молекула относится к типу слегка асимметричного волчка, было четко установлено /(-удвоение и определены параметр асимметрии и вращательные постоянные. [c.269]

ТИПОВ с непрерывной перестройкой частоты перекрывают широкие (>10 нм в видимой области, 10 см в инфракрасной) спектральные диапазоны, например лазеры на красителях [4, 5], параметрические генераторы [6], лазеры с переворотом спина [7,8] и полупроводниковые диодные лазеры [9,10]. Более ограниченные диапазоны непрерывной перестройки ( 1 ГГц 0,03 СМ ) получены с помощью СО и СОг-лазеров 3 результате перестройки давлением вблизи их основных линий генерации с фиксированными частотами [11]. [c.544]

Малая ширина полосы (в пределах от 1 до 10 см ) и высокая концентрация мощности перестраиваемых лазеров столь привлекательны, что, без сомнения, в ближайшие несколько лет появятся ИК-спектрометры нового поколения для специальных целей. Главными системами, используемыми в настоящее время, являются лазеры на полупроводниковых диодах (ПД), лазеры с переворотом спина с использованием комбинационного рассеяния (ПСКР) и параметрические генераторы (ПГ). [c.32]

Лазеры с переворотом спина с использованием комбинационного рассеяния (ПСКР) с накачкой лазером на СО2 [67] имеют довольно [c.32]

В ИК-спектроскопии высокого разрешения кроме полупроводниковых успешно применяются или могут быть применены другие лазеры. Это — комбинационные лазеры с переворотом спина (ЛПС) [75, 78, 79], газовые лазеры высокого давления [75, 115, 116], лазеры на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах (ЩГК) [117], различные нелинейно-оптические устройства, из которых упомянем параметрические генераторы света (ПГС) [118] и генераторы разностной частоты [80, 119]. Параметры лазеров, обеспечивающих достаточно высокое разрешепие, приведены в табл. 4 рис. 1 иллюстрирует их место в ряду спектрометров высокого разрешения. [c.194]

С перестраиваемыми лазерами типа лазера с переворотом спина (см. следующий раздел) диапазон примеиений и чувствительности можно значительно увеличить. При использовании метода частотной модуляции, в котором частота излучения лазера иериодически сканируется по полосе поглощения молекулы, менее 10"Э Вт мощности поглощенного лазерного излучения все еще можно обнаружить с хорошим отношением сигнал/шум [38]. Этот Л4СТ0Д также устраняет проблему фонового шума, вызываемого поглощением стенок. [c.255]

Перестройку источников монохрол1атического когерентного излучения по частоте можно осуществить различными методами. Один из методов, например, состоит в применении активной среды, обладающей достаточно большим усилением в широком спектральном диапазоне. Установка диспергирующих элементов внутри лазерного резонатора сужает спектр выходного излучения н позволяет перестраивать длину волны лазера в пределах спектральной полосы генерации. К таким перестраиваемым устройствам относятся лазеры на красителях и эксимерные лазеры. Другой путь перестройки длины волны — сдвиг энергетических уровней активной среды с помощью внешних нолей или взаимодействий другого типа примерами этого типа лазеров являются лазеры с переворотом спина и полупроводниковые лазеры. [c.256]

Перестройка зависит от фактора Ланде и, например, для 1п5Ь составляет около 2,3 см на 1 кГс. Для получения большого диапазона перестройки необходимы высокие магнитные поля. Для получения полей до 200 кГс часто используются сверхпроводящие магниты. Возможность перестройки в широком диа пазоне частот, высокая выходная мощность и хороший модовый состав выходного излучения делают лазеры с переворотом спина весьма привлекательными для инфракрасной спектроскопии. Единственным их недостатком является относительно высокая стоимость и гро, юздкость конструкции вследствие необходимости иметь лазер для накачки и криогенную охлаждающую систему для сверхпроводящего магнита. Источниками возбуждения служат СО-лазеры [53], СОг-лазеры [54] или такие хи.мические лазеры, как НЕ-лазеры [55], работающие в непрерывном или нм-пульсно.м режиме. Сообщалось [43], что в некоторых благоприятных случаях при использовании для накачки СО-лазера пороговые мощности возбуждения составляли менее 5 мВт. [c.260]

При смешении выходного излучения перестраиваемого лазера с переворотом спина с излучением СОг-лазера в антимо-ниде индия происходит эффективная генерация излучения в дальней инфракрасной области с перестройкой от 90 до 110 СМ [69]. [c.263]

На лазере с переворотом спина Батчер и др. [106] получили оптоакустический спектр Q-ветвн основной колебательной полосы N0. При низких давлениях N0 ширина линии, определяемая доплеровским уширением, составляла 127 МГц. При этом разрешении Л-удвоенне (около 700 МГц) проявляется в виде большого расщепления, причем разрешается даже сверхтонкая структура каждой Л-компоненты. При мощности падающего на образец лазерного излучения порядка 10 мВт весь спектр (около 2,5 см ) сканировался за 10 мин с разрешением лучше чем 2-10 и отношением сигнал/шум до 200 1. Этим же методом были получены вращательные постоянные O S [106], С помощью спектрофона измерены коэффициенты поглощения вплоть до 10 " см в области 3,8 мкм при 17 различных длинах волн излучения лазера на молекуле [c.269]

Оптоакустическая спектроскопия (разд. 2.1.3), по-видимо-му, особенно подходит для высокочувствительного обнаружения низких концентраций загрязняющих газов в воздухе при атмосферном давлении вследствие высокой эффективности превращения энергии возбуждения в энергию поступательного движения. Так, напри.мер, Пэйтел [166] измерил концентрации N0 и НгО в атмосфере и стратосфере с помощью установленного на борту самолета лазера с переворотом спина. [c.286]

В иринцппе для повышения чувствительности можно применять многоходовой метод или располагать отражатель как можно дальше. Действительно, предел обнаружения легко снизить в 50 раз, что в некоторых случаях соответствует нескольким частям на миллиард. Дополнительного улучшения можно добиться исиользованием гетеродинного детектирования [176]. Далее, весьма скромные требования, предъявляемые к энергии лазера при поглощении на длинной траектории, позволяют применять самые разнообразные лазеры от настраиваемых инфракрасных лазерных диодов до лазеров с переворотом спина [23, 115]. К сожалению, не всегда имеется возможность установить отражатель, что постоянно будет ограничивать применение лазеров. Для устранения этого ограничения можно исиользо-вать топографические мишени, но при этом необходимо увеличить энергию лазера, так как отраженный сигнал зависит от расстояния [уравнение (42)]. [c.411]

Быстрый рост применений перестраиваемого лазерного излучения наблюдается в инфракрасной области спектра. К настоящему времени большинство работ в инфракрасной области выполнено с помощью лазеров с фиксированной частотой генерации [23—25], но разработка лазера с переворотом спина [7] и растущая доступность полупроводниковых диодных лазеров [9] со все улучшающимися характеристиками содействовали развитию новых и ннтересны.х областей применения. [c.545]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология