参考谱线法测量倍频Nd:YAG激光器调谐波长的研究

为了精确测量倍频Nd:YAG激光器的调谐波长,采用碘分子在532nm附近的强吸收谱线作为频率稳定的绝对参考谱线,建立了以碘蒸气为标定物的激光调谐波长测定系统,实际测量了碘蒸气吸收谱线.通过谱线的特征结构与理论吸收谱线的比较,得到了倍频Nd:YAG激光器调谐频率与外加偏压及电位计旋转角度的对应关系,并确定了激光频率跳变点的位置,最后给出了倍频Nd:YAG激光器的调谐范围.结果表明,碘吸收谱线法可以用来精确测量倍频Nd:YAG激光器的调谐波长.     

调制转移光谱稳频的研究

532nm激光的碘吸收谱线的频率被国际计量委员会(CIPM)推荐用于频率计量标准．激光频率标准对长度和时间的计量是很重要的。碘分子在532nm附近有丰富的强吸收谱线．可以作为频率稳定的绝对参考谱线。使用532nm单块固体激光器，在375kHz新的调制频率下．利用调制转移技术，将激光频率调谐到^127I2的R(56)32—0跃迁的吸收谱线，并观察到该吸收谱线相应的15条超精细结构分量。通过展宽的调制谱线可以看出375kHz的调制频率得到比312kHz调制频率更高的鉴频敏感度．并在实验上成功地将激光频率稳定在碘的超精细吸收谱线的α10，分量上长达10h，估计稳定度在10^-13量级。准确的频率稳定性正在两台激光器上用拍频的方法进行测量。     

对光谱学家颇具吸引力的中红外可调谐光源

对光谱学家颇具吸引力的中红外可调谐光源可调谐激光器研究专家们很久以来就对大约为２～５卜ｍ波长的中红外谱区很感兴趣。由于该谱区内存在许多分子振动谱线，所以对光谱学具有相当的吸引力，从基础研究直到石油勘探都是其应用范围。对水吸收较强的谱线对于医疗及探测集...     

线调谐的长寿命TEA CO2激光器

利用红外光栅调谐的双放电TEA CO2激光器，在CO2的10.4μ带和9.4μ带的P支和R支的86条谱线上获得了激光输出，强线输出能量2j，10P（20）线线宽为0.19cm^-1。激光器一次充气可正常工作几十万次。用光辉引发“闪光”方法成功地纪录了激光输出谱线。该器件已用于激光分离同位素工作。     

基于红外TDLAS技术的高精度CO2同位素检测系统的研制

对天然气分布监测,高精度地检测CO₂同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,通过13CO₂/12CO₂在4.3 μm处的吸收谱线,实现高精度CO₂同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲镉汞(MCT)探测器组成。针对13CO₂和12CO₂两条吸收谱线强度受温度影响的问题,研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中,配置5种不同浓度的CO₂气体对检测系统进行标定,响应线性度可达0.999 6。结果表明,当积分时间为92 s时,同位素检测精度低至0.013 9‰,具备实际应用价值。     

外腔调谐激光泵浦的差频中红外宽调谐激光光谱系统

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要的应用价值,非线性差频方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.报道了一种基于差频方法的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用两台近红外半导体激光器作为种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7μm中红外相干光源输出,最大差频输出功率约为1μW,对CH4基频吸收谱线的光谱检测表明,系统能够满足在中红外光谱区对气体成分进行高分辨、高灵敏、快速吸收检测的需要.     

光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅱ):基于粒子数反转

粒子数反转和受激拉曼散射是实现光纤气体激光器输出的最常见的两种基本原理。与光纤气体拉曼激光光源不同,基于粒子数反转原理的光纤气体激光器是通过气体分子振转能级的本征吸收跃迁实现激光输出。由于绝大多数气体分子的振转能级对应的激射跃迁谱线都在中红外波段,这种激光器的输出波长基本都在中红外波段。简要分析了基于粒子数反转原理的光纤气体激光器在产生中红外波段激光方面的优势,重点回顾了其发展历史与研究现状,并对下一步的发展趋势进行了展望。     

2μm附近二极管激光吸收光谱CO2浓度测量研究

采用波长2μm附近的可调谐半导体激光二极管作为光源,结合多步吸收光程和光纤传输技术,通过激光吸收光谱直接测量方法对CO2分子浓度进行测量研究。实验在标定了激光器调谐范围内17条CO2吸收谱线的波长及相应的吸收带跃迁的基础上,研究了不同压力下纯CO2气体在2008nm附近的吸收光谱,由吸收信号随气体压力的变化关系得到低气压下实验装置的系统刻度因子。并进一步对样品气体的CO2浓度进行测量,测量给出CO2分子浓度为(2.754±0.145)×1016 cm-3,测量误差主要来源于目前实验中所使用的气压计的精度和读数局限性。该研究为气体分子浓度测量、同位素含量分析提供了一种光谱测量方法。     

可调谐TEA CO2激光器技术

近年发展起来的激光差分吸收雷达用于遥测大气污染状况,可获得大气污染物浓度的时空分布,这对了解大气污染的分布实况、寻找主要大气污染来源、防治大气污染等均有很重要的价值.TEACO2激光器工作在9～μM的红外波段,大部分大气污染物和化学物质的特征吸收谱都在此波段内.高重复率可调谐的.TEACO2激光器的研制已成为C02激光差分吸收雷达的关键技术.差分吸收雷达从探测方式上可分为相干探测和直接探测方式,其中直接探测方式又可分为后向地物反射方式和距离分辨方式.早期,由于单台激光器快调谐问题尚未解决,一般都采用多台波长固定的CO2激光器组合使用.随着快速调谐技术的发展,差分吸收雷达系统开始采用单台CO2激光发射器.这就使差分吸收雷达系统更加趋于小型化和实用化.利用符合TEA CO2激光器内多种激光混合气体组分的五温度、六温度模型速率方程理论,详细分析了TEACO2激光器的动力学过程,确定激光谐振腔初始条件后,计算了激光器的各种输出特性.激光器输出脉冲参数如峰值功率、粒子数反转、光强、激光能量等均为时间的函数,并且随着输入参数(气压、温度、耦合输出镜反射率等)的不同而作相应的变化.根据理论计算结果,设计研制了两台高重频快调谐TEA CO2激光器,分别采用高频步进电机驱动光栅和扫描振镜+光栅的技术方案实现了激光的快调谐输出.设计了小型化高重复率可调谐的TEA CO2激光器,激光谐振腔长55 cm,采用高频步进电机驱动光栅法,预电离方式为表面电晕紫外预电离,实验得到激光器的一级调谐输出谱线50余条,激光脉冲输出能量30～100 J,峰值功率0.3～1w,谱线分布于9R、9P、10R、10P四个谱区.单片机控制在单台CO2激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲,不同谱线的输出时间间隔约10ms.采用扫描振镜+光栅的调谐技术,又研制了一种双通道放电激励折叠腔.TEA CO2激光器.详细分析了折叠腔TEACO2激光器的结构及其设计特点,谐振腔长约120 cm,影响气体快放电过程的各种因素,如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究,确定了充放电谐振回路的最佳参数,实现了双通道的稳定辉光放电.对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究,得到激光器自由振荡最大输出能量约为722 mJ.工控机程序控制扫描振镜+光栅的偏转角度,实现了激光的可调谐输出.激光器脉冲重复频率可达到100 Hz,实验得到一级调谐输出谱线80条.强支谱线如10P(20)、9P(18)支输出能量约400 mJ,弱支谱线如10P(48)、9P(42)支谱线能量约100 mJ.经测量,弱支谱线的远场发散角水平方向和垂直方向均为1.21 mrad,约为2倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms时间内快速切换输出.     

多波长He-Ne激光器

由于He-Ne激光器稳定性与相干性好，因而被用作计测光源。例如，633毫微米和3.39微米的He-Ne激光可稳定在碘分子和甲烷分子饱和吸收谱线上，被用作长度/光频的标准。另外根据与以往不同应用领域的要求，正在投入力量以推出可产生新振荡线的He-Ne激光器商品。例如最近市售的543毫微米绿光He-Ne激光器，1.52微米He-Ne激光器是其典型例子。特别是1.52微米的He-Ne激光器已实际应用于光纤性能试验。He-Ne激光器多波长化问题，包含着使所需要的几条振荡线同时振荡，或者使之依次振荡的问题。本文着重介绍日本计量研究所研制中的用作计测光源的可见光区和红外区的多波长He-Ne激光器。     

调谐二极管激光吸收光谱技术中的线形误差与校正

在调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术中,谱线线形的检测精度受激光器调谐非线性和调制幅度的影响,本文针对近红外分布反馈(DFB)激光器,通过激光器的调谐特性曲线定量分析了调谐非线性和调制幅度对吸收线形的影响,提出了调谐非线性校正和调制幅度补偿方法,并通过实验验证了方法的有效性.实验结果表明,调谐非线性校正可以提高谱...     

调谐CO_2激光器波长标定的方法

激光监测大气污染,具有灵敏度高、测试速度快、测量方便等优点,因此日益被人们所重视。调谐CO_2激光器在9.2～10.8μm波长的范围内有四十多条谱线,而在这个波段内大气中的笨、氨、丁二烯、三氯乙烯、甲醇等污染物强有烈的吸收,因此可测量出其浓度。在这里,我们主要介绍一种简单、准确,而又能十分迅速标定调谐CO_2激光器波长的方法。调谐CO_2激光器一般用光栅作选频元件,通过光栅转动来选择某个激光波长输出。我们根据调谐CO_2激光器发射激光的光     

F心激光器

美国纽约Burleigh仪表公司报告了一台连续可调谐的红外激光器,它以F心晶体的激射作用为基础进行工作。这种新型激光器,可以预期在诸如化学反应动力学、饱和吸收研究、光声光谱学和激光同位素分离等领域得到应用。 F心激光器使用三种不同的晶体:KCl:Li,KCl:Na和RbCl.Li,目前可以提供从2.2到3.1微米波长的可调谐范围。它用一可调整盒互换晶体,不需要重新对准激光腔或改变反射镜的位置。F心激光器需要一台波长在500-800毫微米区域运转的泵浦激光器。虽然通过全波长范围的调谐必需1瓦,     

光泵浦的CF4脉冲重复激光器

引言该文报导的脉冲重复CF4激光器是这类激光器系列的改进型［1～3］。将16μm区辐射的脉冲能量和平均功率提高到较高的水平，给激光与物质的相互作用时的非线性过程的基础研究和激光化学与激光分子法分离同位素的前景规划提供了新的可能性。在这方面，特别有意义的是六氟化钢分子（UF6）的多光子选择激发和离解，其中产物是浓缩同位素235U。CF4激光器的最强的振荡谱线是Vg＝615cm（-1），在超声速流中过冷却的235UF6分子相应的振动的Q支V3的吸收峰当它受到激发时，产生频率V＝628．31cm（-1）的过程获得最大选择性。因此，CF4激光器…     

光栅选线TEA CO2激光快速调谐实验研究

研制了一种新型的采用直驱交流伺服电机的光栅选线TEA CO2激光器快速调谐系统,进行了一系列实验研究,包括系统调试实验、单脉冲运转调谐实验和快速调谐实验。实验共得到85条调谐输出谱线，单脉冲能量超过10 J的有18条谱线；在动态快速触发情况下，分别在60 ms和20 ms内实现了整个CO2激光光谱范围任意两条谱线和同一个跃迁带内相邻两条谱线的快速调谐输出。该方法可应用于高功率、大范围可调谐TEA CO2激光器的快速调谐，对高功率高重复频率可调谐TEA CO2激光器研制中的快速调谐输出设计具有较高的参考价值。     

部分离解的SF_6分子中的非线性弛豫

用一台可调谐的TEA CO_2激光器强激励纯SF_2以及SF_6与缓冲气的混合气体,测量了振动-平动(VT)弛豫时间对激励激光频率的依赖关系。在一些激励频率下,观测到VT弛像时间发生显著的减小。若与SF_6分子的线性红外吸收谱相比,这些频率发生强烈的红移和谱展宽。特别是,在特定的实验条件下,整个弛像过程可用两个不同的速率来表征,这与强受激分子发生了部分离解有关。     

NH_2D斯塔克盒稳定CO_2激光器频率

利用NH_2D分子的斯塔克效应,把CO_2激光器频率锁定在用电压控制的吸收线上,得到的长期频率稳定性优于±34千赫。 稳频方法是在激光器外部安装一个斯塔克盒,而盒的吸收谱线中心频率是由外电场引起的线性斯塔克效应所控制,利用伺服系统即可把CO_2激光器频率[10.6微米P(20)支线]锁定在吸收线中心频率上。这种稳频方法不但有较高的稳定性,而且还可在激光功率调谐范围内对激光频率进行连续控制。     

LiF晶体中F_2,F_2~ 心激光器

色心激光器是近年来快速发展的一种新型固体可调谐激光器,调谐范围宽,输出谱线窄,填补了染料激光器不能达到的红外光谱区,这是它的独特优点。因此色心激光器将对高分辨分子光谱学、窄能隙半导体物理及污染探测等方面提供有力的工具。以LiF为基质的色心激光器,可以在室温下运转,无疑这将给应用带来很大方便。我们采用LiF为基质,实验上已经观察到F_2及F(~ _2)心的激光振荡。     

差频中红外激光光谱技术探测大气甲醛污染研究

文中开展室温工作的差频中红外激光吸收光谱技术及其对大气痕量有机污染物的探测研究.采用高效、宽带和准相位匹配的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)作为激光差频器元件,把1.523 μm DFB半导体激光器和1064.5 nmNd:YAG激光器泵浦PPLN晶体产生的差频输出调谐到甲醛在3.5μm附近的一条吸收线附近,利用调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术测量大气中甲醛气体浓度,并通过波长调制和二次谐波检测技术消除光路中干涉条纹的干扰,同时使用紧凑型Herriott多次反射池,使检测下限达到1 ppb量级.系统具有快速、实时、室温工作等特点,通过调谐差频器的泵浦半导体激光器波长,就能够实现对其他有毒有害有机和无机污染物的检测.     

HND-120型可见光He-Ne多谱线激光器的研制

研制了一种用色散棱镜调谐的多谱线He-Ne激光器。已获得可见区内8种不同波长的输出,在6328埃与6118埃处的输出功率分别为30毫瓦和10毫瓦。讨论了有关这类多谱线激光器的设计问题及其性能。