Люминесценция двухфотонная

Измерение корреляционной функции интенсивности с помощью двухфотонной люминесценции [c.120]

При определении формы отдельных или редко повторяющихся импульсов необходимо полностью снять корреляционную функцию за время следования отдельного импульса. В этом случае высокое временное разрешение и большая чувствительность достигаются при применении метода двухфотонной люминесценции. Типовая схема измерений показана на рис. 3.12. Молекулы возбуждаются одновременным поглощением двух фотонов— двухфотонным поглощением, после чего имеет место люминесцентное излучение света, длина волны которого может быть короче длины волны возбуждающего света. Процесс поглощения может считаться безынерционным при условии, что обратная ширина однородно уширенной линии мала по сравнению с длительностью импульса. При двухфотонном поглощении вероятность перехода пропорциональна квадрату интенсивности света в месте расположения молекулы, т. е. четвертой степени напряженности поля. Для сред, время жизни которых в возбужденном состоянии велико по сравнению с длительностью импульса, населенность верхнего уровня 2 как функция координаты 2 при двухфотонном поглощении определяется следующим выражением [c.120]

Рис. 3.12. Измерение корреляционной функции интенсивности второго порядка методом двухфотонной люминесценции.

Так как при возбуждении, а также и при измерении часто требуется резонансное взаимодействие между светом и объектом воздействия, то необходимо иметь возможность выбора подходящей длины волны импульсного излучения. Излучение многих лазеров, таких, как рубиновые, на стекле с неодимом и на ЛИГ Nd, газовые, может перестраиваться лишь в узком диапазоне длин волн. Напротив, благодаря широкой линии люминесценции соответствующих органических молекул излучение лазеров на красителях может перестраиваться в более широком диапазоне длин волн, примерно в пределах 100 нм. Выбор нескольких красителей и их последовательное применение в качестве активной среды позволяют перекрыть весь видимый диапазон длин волн (см. гл. 2). Однако для возбуждения электронных, колебательных и вращательных уровней различных веществ требуется излучение в диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной частей спектральной области. Для этого используются разнообразные методы преобразования частоты, применение которых позволяет преобразовать импульс со средней частотой 0)0 в подобный импульс со средней частотой ш. Специальный метод преобразования частоты уже был описан в связи с рассмотрением генерации импульсов посредством синхронной накачки лазера на красителе. Изменение частоты первичного излучения происходит при этом в результате двухфотонного процесса, разделяющегося на следующие этапы после поглощения фотона с высокой энергией излучается фотон с малой энергией. Разность энергий фотонов выделяется в виде тепла и передается люминесцирующим молекулам. При этом преобразовании одновременно существенно уменьшается длительность импульсов. [c.272]

Формулы предыдущего параграфа, соответствующие второму приближению метода возмущений, хорошо известны и служат для описания рассеяния света. Ниже будет показано, что эти же формулы описывают и двухфотонный трехступенчатый процесс поглощения — люминесценции [поглощение (1), релаксация (2), люминесценция (3)] [5—7]. [c.330]

Двухфотонная резонансная люминесценция. Наконец, четвертый тип резонанса кубической поляризуемости имеет место при 2(0з [c.36]

Применяется также название метод двухфотонной люминесценции (сокращенно метод ДФЛ). Это название не совсем удачно, поскольку процесс люминесценции здесь обычный (однофотонный). [c.389]

Рассматриваемый метод нашел широкое применение в исследованиях по синхронизации лазерных мод, поэтому остановимся на нем немного подробнее. Выход люминесценции при двухфотонном поглощении пропорционален квадрату интенсивности возбуждающего излучения [c.390]

Существенно, что метода косвенных измерений длительности сверхкоротких импульсов (и в частности, двухфотонная методика) не могут, вообще говоря, различать полную и неполную синхронизацию мод ). Именно в этом и заключается ограниченность указанных методов при их применении в исследованиях по синхронизации мод. Достаточно сопоставить результаты вычисления функции Ч " (At) по формуле (3.10.6) для случаев, показанных на рис. 3.58, а и рис. 3.58, в. Эти результаты представлены на рис. 3.59 (кривые 1 и2 соответственно) [111. Видно, что различие треков люминесценции, показанных на рис. 3.59, состоит лишь в том, что во втором случае (в случае неполной синхронизации) появляются дополнительные слабые максимумы, которые трудно отличить от шумов регистрирующей аппаратуры. [c.393]

Наиб, низкие интенсивности требуются для наблюдения двухфотонного поглощения (т — 2). Напр., для межзонных переходов в полупроводниках и диэлектриках Хг 10 -4- 10 см/Вт, т. е. заметное ослабление пучка за счёт двухфотонного поглощения достигается при интенсивностях 10 -t- 10 Вт/см . Однако, если регистрировать М. п. косвенными методами, напр. по измерению интенсивности люминесценции, возбуждаемой мвогофотонным поглощением, то в ряде случаев достаточными оказываются интенсивности падающего излучения -i- Ю Вт/см . [c.167]

Мощное световое возбуждение позволяет также осуществлять двухфотонное возбуждение молекул в растворе, причём наведённая поляризация люминесценции в этом случае может быть значительно выше, чем при одаофотонном возбуждении при сопоставимых условиях (наир., если для однофотонного линейно поляризован-пого возбуждения изотропного раствора 5 = то в сопоставимом случае двухфотонного возбуждения — == /а). Причина такого различия состоит в том, что второе анизотропное возбуждение происходит в среде, уже предварительно частично поляризованной первым анизотропным возбуждением. [c.69]

Усилители на стекле с неодимом. Эксперименты по усилению и компрессии импульсов лазера на фосфатном стекле (Я=1,054 мкм, т = =5 пс) проведены авторами [71]. Выделенный из цуга генерации одиночный импульс испытывал бездисперсионную самомодуляцию в коротком (L=40 см) отрезке градиентного многомодового световода. Использование многомодового световода со сравнительно большим диаметром сердцевины (50 мкм) позволило увеличить выходную энергию частотно-модулированного импульса до 2 мкДж. В усилителе на фосфатном стекле его энергия увеличивалась до 500 мкДж, после чего он сжимался до 700 фс. Регистрация производилась методом двухфотонной люминесценции с использованием оптического многоканального анализатора. Пиковая мощность импульса с учетом потерь в решеточном компрессоре составила 300 МВт. [c.269]

Как следует из предыдущих разделов, в пикосекундном и особенно в субпикосекундном диапазонах производить измерения, основываясь на электронных и электронно-оптических методах, чрезвычайно трудно. Нелинейная оптика позволяет применить хорошо развитые методы и в особенности метод корреляционных измерений к предельно коротким световым импульсам. Только этим путем удалось измерить длительности импульсов первых лазеров с синхронизацией мод вскоре после их создания [3.9—3.13]. В качестве примеров таких методов мы рассмотрим генерацию второй гармоники и двухфотонную люминесценцию (о теоретических основах этих эффектов см [11, 30]). Кроме того, мы обсудим оптические затворы, основанные на эффекте Керра, индуцированном лазерным излучением. [c.117]

Кроме методов суммирования частот и двухфотонной люминесценции для измерения кросскорреляционной функции интенсивности применяются и другие нелинейно-оптические эффекты. К ним относится, например, параметрическое усиление, особенно пригодное для измерения слабых сигналов (см. п. 8.2.2). [c.124]

Синхронизация мод в лазере на красителе с помощью насыщающегося поглотителя была впервые осуществлена Шмидтом и Шёфером [6.1]. Они наблюдали возникновение цуга коротких импульсов в лазере на родамине 6G, накачиваемом импульсной лампой при помещении в его резонатор кюветы с красителем, игравшим роль насыщающегося поглотителя. Результаты Шмидта и Шёфера были повторены Бредли и О Нейлом, измерившими длительность импульсов методом двухфотонной люминесценции (см. гл. 3). Она оказалась равной 5 пс [6.2]. Пример схемы лазера на красителе с пассивной синхронизацией мод показан на рис. 6.1. Накачка кюветы с красителем осуще- [c.186]

Рис. 7.6. Цуг импульсов, излучаемых рубиновым лазером с пассивной сиихро низацией мод (по [7.61]). Насыщающийся поглотитель DDI в метаноле (м= = 10 НС, Ть 20 пс). Регистрация цуга осуществлялась планарным вакуумным-фотодиодом (время нарастания 0,5 ис) и гигагерцевым осциллографом. Длительность импульсов измерялась методом двухфотонной люминесценции.

ПС. Типовые лазеры на стекле с неодимом излучают импульсы длительностью от 2 до 20 пс при энергии максимального импульса от 1 до 10 мДж и полуширине цуга импульсов от 50 до 200 НС. Сравнение экспериментальных результатов для лазеров на стекле с неодимом с теоретическими результатами расчета длительности импульса, полученными в разд. 7.2, показывает хорошее совпадение лишь в начале цуга импульсов. Длительность импульсов в максимуме цуга существенно превосходит рассчитанную теоретически, а форма импульсов сложна. Интенсивные исследования временной и спектральной структур выходного излучения лазера на стекле с неодимом с синхронизацией мод [7.14—7.18, 7.25—7.30] позволили по существу дать следующее объяснение сложности этой структуры. В начале цуга длительность импульсов составляет от 2 до 5 пс, а полуширина их спектра соответствует обратной величине длительности [7.16, 7.18] (AvbTb 0,5). Измерения методом двухфотонной люминесценции показывают, что отношение пьедестала к пику составляет 1 3, что соответствует случаю хорошей синхронизации мод (см. гл. 3). По этой причине селекция импульсов (см. п. 7.3.3) осуществляется таким образом, чтобы для дальнейшего усиления и применения в последующем эксперименте выбирался импульс из передней части цуга. Спектральная ширина импульсов, соответствующих дальнейшему развитию цуга, сильно нарастает, и четко обнаруживается образование подструктур как в спектре импульсов, так и во временной зависимости интенсивности. Причиной расширения спектра является неоднородное по спектру снятие усиления и автомодуляция фазы излучения, возникающая в результате нелинейного взаимодействия интенсивного излучения со стеклянной матрицей (см. п. 7,2.4). При относительно высоких интенсивностях излучения лазера проявляется изменение показателя преломления стеклянного стержня, зависящее от интенсивности 1ь импульса [c.260]

Собственный пробой обычно связывают с возник1Ювением до-пороговой лавинной или многофотонной ионизации де4>ектов или собственных состояний матрицы стекла под действием поля световой волпы [121, 1301, ведущей к росту поглощения за счет появления возбужденных носителей и центров окраски. Однако ряд экспериментальных результатов, полученных в последнее время при изучении собствешюго пробоя стекол, противоречит такому объяснению [124, 131]. Так, если облучение стекла производится светом с энергией кванта, большей полуширины запрещенной зоны стекла, то действительно наблюдается двухфотонная ионизация матрицы, рост поглощения и появление собственной люминесценции стекла. Сам же пробой происходит, наиболее вероятно, из-за самофокусировки, возникающей в области облучения при ее нагреве поглощающими электронно-дырочными нарами. Возможным механизмом пробоя при этом может быть и фотодеструкция стекла [124]. Если же облучение производится квантами света с энергией, меньшей полуширины запрещенной зоны, то вплоть до порога пробоя ионизацию матрицы стекла наблюдать не удается. [c.54]

Первоначально были предложены и начали разрабатываться косвенные жтоды. Отметим в связи с этим две работы, опубликованные в 1967 г. в [1311 использовался эффект возбуждения второй гармоники двумя световыми пучками в [132] была изложена методика, основанная на измерении длины трека люминесценции при двухфотонном поглощении. Эта методика (так называемая двухфотонная методика или, иначе, методика столкновений) благодаря своей простоте получила вскоре широкое распространение. [c.387]

Двухфотонная методика. Как уже отмечалось, этот метод основан на наблюдении люминесценции при двухфотонном поглощени11 >. Сущность метода поясняет рис. 3.56. Здесь 1 — лазер, 2 — светоделительная пластинка, превращающая исходный лазерный импульс в два импульса, [c.389]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...