Поглощение лазерного излучения резонансное

В процессе резонансного поглощения лазерного излучения ИК-Диапазона молекулярными газами атмосферы происходит перераспределение молекул по энергетическим уровням внутренних степеней свободы. Изменяется коэффициент поглощения газа за счет насыщения поглощения [42]. Изменение заселенностей уровней смеси газов приводит к нарушению термодинамического равновесия между колебаниями молекул и их поступательным движением, в результате чего происходит кинетическое охлаждение среды [35]. Образование и накапливание возбужденных молекул азота вследствие резонансной передачи возбуждения от молекул СО2 приводит к изменению поляризуемости среды [16]. Все эти эффекты, возмущая комплексную диэлектрическую проницаемость среды, способны существенно преобразовать энергетику импульсов ИК-лазеров в атмосфере [64]. [c.15]

Резонансное поглощение лазерного излучения при наклонном падении на слой неоднородной плазмы. Продольные плазменные колебания. Еще одним (а для горячей термоядерной плазмы - наиболее важным) механизмом поглощения энергии световой волны, проявляющимся при наклонном падении света на неоднородную плазму, является так называемый механизм резонансного поглощения [5]. Такое поглощение происходит благодаря линейной трансформации поперечных электромагнитных волн в продольные плазменные. При наклонном падении в р-геометрии (т.е. при поляризации волны в плоскости падения) всегда имеется продольная (вдоль градиента концентрации) компонента электрического поля световой волны (рис. 2.7). На определенной глубине, где концентрация плазмы близка к критической для падающего электромагнитного поля, происходит резонансное преобразование энергии лазерного излучения в энергию сильно затухающих собственных плазменных колебаний. [c.84]

Рассмотрим теперь случай селективного лазерного возбуждения, осуществляемого в область перекрывания спектров поглощения и флуоресценции (резонансная область). Тогда в условиях стационарного возбуждения между числом щ возбужденных атомов и числом щ невозбужденных атомов устанавливается баланс, выражаемый отношением вероятностей возбуждения и излучения [c.165]

Возникновение динамического штарковского сдвига атомных уровней приводит к ряду весьма существенных эффектов при нелинейной ионизации атомов. Увеличение потенциала ионизации может приводить к изменению степени нелинейности процесса (порогового числа поглощенных фотонов). Сдвиги атомных уровней нарушают возможность выделения прямого (в отсутствие промежуточных резонансов с реальными возбужденными состояниями, см. гл. V) и резонансного (см. гл. VI) процессов многофотонной ионизации путем подбора частоты излучения. Из-за гауссовой формы импульса лазерного излучения (гл. III) по мере нарастания интенсивности излучения на фронте импульса из-за сдвига уровней чередуются прямые и резонансные процессы ионизации (так называемые динамические резонансы, см. гл. VI). [c.20]

Наибольший интерес для прикладных целей представляет резонансная ионизация в слабом поле лазерного излучения. В этом случае возмущение атомного спектра пренебрежимо мало. Этот процесс используется в многофотонной резонансной ионизационной спектроскопии. Переходы между состояниями с одинаковой четностью имеют место при поглощении четного числа фотонов. Это — новая область атомной спектроскопии. Второе принципиальное достижение — это метод двухфотонной спектроскопии в пучках, распространяющихся в противоположных направлениях. Такой метод свободен от доплеровского уширения. Многофотонная резонансная спектроскопия хорошо развита [6.6] однако ее усовершенствование продолжается и по сей день (см., например, обзор [6.59]). [c.164]

С помощью непрерывного лазера на органическом красителе с шириной спектра 7 10 см был исследован спектр поглощения атмосферного водяного пара в области 0,59 мкм [3] и аммиака в области 1,06 мкм [34]. На оптико-акустических спектрометрах с импульсными лазерами на рубине и СО2 были измерены пороги нелинейных спектроскопических эффектов в парах Н2О и СО2 [5 проведены исследования формы контура спектральной линии Н2 в сильном поле резонансного лазерного излучения [3], обнаружено уменьшение поглощательной способности в далеком крыле линии Н2О при возрастании интенсивности излучения [6]. [c.198]

Если спектр частот распространяющегося лазерного излучения попадает в промежуток между линиями поглощения, т. е. в интервал, где k(v) не изменяется, то нет необходимости учитывать форму спектра генерации лазера. Если же контур линии излучения /(v) перекрывается с контуром линии поглощения k(v) (резонансный случай), то значение пропускания атмосферной трассы определяется параметром a = Av/2v, где Av — ширина линии излучения. Подобная ситуация реализуется для излучения лазеров на СО2 и СО, а также для излучения лазеров, в которых в качестве рабочей среды используются молекулы, присутствующие в естественной атмосфере. [c.218]

При распространении в молекулярных газах и атмосфере интенсивного лазерного излучения коэффициент поглощения к может зависеть от интенсивности в силу действия целого ряда нелинейных спектроскопических эффектов таких, как спектроскопический эффект насыщения, динамический эффект Штарка, изменение потенциала межмолекулярного взаимодействия в сильном электромагнитном поле резонансной и нерезонансной частоты, воздействие поля электромагнитного излучения на динамику столкновений, многофотонные процессы и т. д. [c.222]

Оптико-акустический метод относится к числу калориметрических, основанных на регистрации поглощенной мощности лазерного излучения (ЛИ) в исследуемом веществе. При прохождении ЛИ через замкнутый объем измерительной ячейки с исследуемым газом последний нагревается. Тепловыделение в замкнутом объеме ячейки приводит к генерации импульса давления, который регистрируется с помощью датчика давления, например чувствительного микрофона. Электрический сигнал, снимаемый с датчика давления, усиливается, а затем измеряется обычными способами измерения электрических импульсных сигналов. Процесс преобразования энергии ЛИ, резонансно взаимодействующего с выделенным КВ-переходом в исследуемом молекулярном газе, в электрический сигнал рассмотрен в [3, 12]. Он включает в себя этапы возбуждения молекул при поглощении ЛИ на частоте КВ-перехода, релаксации возбужденного состояния, нагрева газа, генерации импульса давления в замкнутом объеме измерительной ячейки и преобразование импульса давления в электрический импульс с помощью датчиков давления. [c.134]

Таким образом, неучет явления сдвига центра линий поглощения атмосферных газов (в частности, линий поглощения атмосферного водяного пара) может быть источником значительной систематической погрешности при решении задач зондирования и распространения резонансного лазерного излучения. Знание количественных характеристик сдвига дает возможность снижения этой [c.201]

Взаимодействие лазерного излучения с составляющими атмосферы характеризуется следующими основными физическими эффектами 1) поглощением газами 2) молекулярным рассеянием 3) рассеянием и поглощением аэрозолями 4) резонансным рассеянием 5) комбинационным рассеянием 6) флуоресценцией атмосферных газов и аэрозолей 7) нелинейными эффектами. Перечисленные явления могут рассматриваться независимо, что позволяет выбором параметров зондирующего излучения свести к минимуму тот или иной эффект или наоборот усилить [c.15]

Рис. 2,11. Схема резонансной флуоресценции при облучении атома лазерным излучением. В процессе переизлучения резонансно-поглощенной энергии в произвольных направлениях атом в среднем не испытывает эффекта отдачи, тогда как в процессе многократного поглощения одномодового лазерного излучения вместе с энергией фотона атом каждый раз наследует и его импульс, испытывая резонансное световое давления

Иногда Концентрация загрязняющего вещества в окружающей среде становится настолько большой, что невозможно осуществлять контроль за содержанием этого вещества методом резонансного поглощения из-за чрезмерного ослабления лазерного излучения. Впервые на эхо было указано в раб оте [179], [c.450]

Сила С. д. на отд, атомы невелика, но вследствие малости массы атома, эффект механич. воздействия света может быть значительным. Особенно велико такое воздействие, если частота лазерного излучения равна частоте ат. перехода (оптич. резонанс). Поглощая фотон, атом получает импульс в напр авлении лазерного пучка р, переходит в возбуждённое состояние, в к-ром находится конечное время. При спонтанном испускании фотона атом приобретает импульс (световая отдача) в произвольном направлении. При последующих поглощениях и спонтанных испусканиях фотонов произвольно направленные импульсы световой отдачи взаимно гасятся, и в конечном итоге резонансный атом получает импульс, направленный вдоль светового луча — резонансное световое давление, С увеличением мощности оптич. излучения резонансное С. д. насыщается, что связано с конечным временем жизни возбуждённого состояния. Если ср. время жизни с, то атом в среднем может рассеять не более 10 фотонов в 1 с. В действительности из-за наличия вынужденного излучения в возбуждённом состоянии атом может рассеять лишь половину этого кол-ва. Однако при насыщении резонансное С. д. может создавать ускорение атомов до 10 g (где g — ускорение свободного падения). [c.667]

Короткие, интенсивные, узкополосные лазерные импульсы являются хорошим средством для возбуждения молекул на определенные энергетические уровни. Энергия возбуждения может расходоваться либо на излучение (флуоресцирующая эмиссия), либо на поглощение возбужденными частицами (двойная резонансная спектроскопия). На рис. 130 показан спектр флуоресценции молекулы Ja, возбужденной на длине волны 1 = 5145 А от лазера на аргоне [238]. Полосы, обозначенные 43-0, 43-1 и 43-2, представляют собой резонансно флуоресцирующий контур. [c.220]

Подлинную революцию в молекулярной спектроскопии совершили оптические квантовые генераторы когерентного излучения — лазеры, впервые созданные в 1960 г. В результате существенно расширились возможности техники спектроскопии (были разработаны разного типа высокоинтенсивные когерентные монохроматические источники света в широком диапазоне длин волн, работающие в импульсном и непрерывном режиме, лазеры, перестраиваемые по длинам волн, и т. д.) качественно изменились многие методики классической спектроскопии (спонтанное комбинационное рассеяние света, флуоресценция, резонансное комбинационное рассеяние света, спектры возбуждения и т. д.) и, самое главное, были созданы принципиально новые методы исследования вещества (обращенное комбинационное рассеяние, когерентное активное комбинационное рассеяние света, внутри-резонаторное поглощение и т. д.). Сейчас еще трудно предсказать все возможности дальнейшего развития лазеров. Ясно одно, что чувствительность, разрешающая способность, временное разрешение и т, д, изменились всего за полтора десятилетия настолько, что многое, казавшееся ранее фантастичным, как, например, регистрация одиночных атомов в газовой фазе, уже реализовано. У лазерной спектроскопии молекул многое впереди. Одной из сдерживающих причин практической реализации ее идей является сложность их внедрения в серийное производство. [c.10]

Высокие динамические давления создаются импульсами излучения с нано- и субнаносекундной длительностью, поэтому все измерения нужно проводить в очень тонких мишенях, толщина которых не превышает нескольких десятков микрометров. При конструировании лазерных мишеней для таких экспериментов [81, 86, 87] учитывается влияние нетепловых электронов, возникающих в зоне резонансного поглощения лазерного излучения. Размер мишени должен быть достаточно мал, либо необходимо использовать специальные экраны для уменьшения роли поверхностных токов из разогретой плазмы. [c.376]

Светоиндуцированный дрейф частиц в газе. Механическое действие света сказывается (хотя и не непосредственно) в явлении светоиндуцированного дрейфа (СИД) частиц в газе, т.е. в появлении макроскопических потоков газа под действием резонансного лазерного излучения [15]. Характерная особенность СИД (этот эффект называют также эффектом светового поршня ), отличающая его от всевозможных термодиффузионных процессов, сопровождающих поглощение лазерного излучения в газе, состоит в изменении знака скорости светоиндуцированного дрейфа частиц газа при изменении знака отстройки частоты лазерного излучения относительно центра линии поглощения. [c.104]

Спектроскопия насыщения. В этом методе монохро-матич. лазерное излучение (излучение накачки) насыщает резонансную неоднородно уширенную спектральную линию поглощения (или излучения), а гораздо более слабый лазерный пучок, распространяющийся коллинеарно (сонаправленно либо навстречу) пучку накачки, зондирует индуциров. изменения в спектральном контуре линий (рис. 1). Мощное узкополосное лазерное излучение накачки вызывает перераспределение населённостей уровней энергии системы. Наиб, возмущению подвергается распределение населённо- [c.306]

СО2-лазеры. Этот лазер занимает особое место среди всего многообразия существующих лазеров. Он отличается прежде всего высоким КПД, большой энергией и мощностью излучения. В непрерывном режиме получены мощности в несколько десятков-сотен киловатт импульсная мощность достигает уровня в несколько гигаватт энергия в импульсе измеряется в килоджоулях. Частота следования в импульсно-периодическом режиме может составить несколько килогерц. Длины волн излучения СО2-лазера находятся в диапазоне 9—И мкм (средний ИК-Диапазон) и попадают в окно прозрачности атмосферы. Поэтому излучение СОд-лазера удобно для интенсивного воздействия на вещество (например, в технологических целях резка металлов и диэлектриков, сварка и закалка металлов и т. п.). Кроме того, в диапазон длин волн излучения СОг-лазера попадают резонансные частоты поглощения многих молекул, что делает возможным интенсивное резонансное воздействие лазерного излучения на вещество. Все перечисленные достоинства СОд-лазеров делают их наиболее привлекательными во многих прикладных задачах. Рассмотрим основные принципы его работы и остановимся на особенностях схем и конструктивных решений этих лазеров. [c.45]

Многофотонная резонансная спектроскопия. Многофотонная резонансная спектроскопия является одним из широко используемых методов спектроскопии атомов и молекул. Многофотонная спектроскопия по сравнению с однофотоиной имеет два основных преимущества. Первое — возможность наблюдения переходов между состояниями с одинаковой четностью (при четном числе поглощения фотонов). Второе — возможность наблюдения высоковозбужденных состояний с использованием излучения видимого диапазона частот. Как известно, именно в видимом диапазоне легче всего получать лазерное излучение с оптимальными значениями различных параметров, существенными для спектроскопии,— высокомонохроматическое одночастотное излучение с изменяемой частотой п фиксированной поляризацией. [c.53]

Поглощение и излучение фотонов двухуровневым атомом. Рассмотрим подробнее процесс воздействия внешнего резонансного поля на атом. Для простоты будем рассматривать двухуровневый атом (двухуровневую квантовую систему), к которой мы уже обращались в лекциях 4 и 6. Из материала этих лекций следует, что если впешнее поле не очень слабое (а это вполне реалистичное предположение в случае поля лазерного излучения), то надо принимать во внимание три различных процесса (рис. 1). Во-первых, процесс поглощения фотона внешнего поля [c.100]

Обратим внимание на тот факт, что, как видно из (6.8), вероятность заселения резонансного состояния п также зависит от напряженности поля. Это влияет на эффективное число поглощенных фотонов при фиксированной частоте лазерного излучения. Однако данный эффект невелик из-за плавности указанной зависимости. Так, например, в эксперименте [6.13] было измерено, что для резонансного перехода 451/2 4рз/2 в случае линейной поляризации KQff = 1,96 =Ь 0,08, а циркулярной поляризации = 1,90 =Ь II 0,09. Эти значения согласуются с теоретическими предсказаниями, основанными на формуле (6.8). Отметим, что в пределах точности эксперимента "6.13] динамический штарковский сдвиг вообще не удалось обнаружить. [c.149]

В случае когда к зависит от интенсивности лазерного излучения (при нелинейном резонансном взаимодействии ЛИ с КВ-переходами) величина и/Е также пропорциональна поглощательной способности единичного объема исследуемого газа Епогл/Ео> однако Епотл сложным образом связана с энергией в импульсе, сечением резонансного поглощения, частотой излучения и соотношением между длительностью импульса и временами неупругой релаксации, характеризующими безызлучательный канал, ответственный за формирование ОА-сигнала [26]. Характер резонансного взаимодействия квазимонохроматического ЛИ с КВ-переходами в молекулах определяется соотношением между т, временем релаксации поляризации Т2, вращательной (тя) и колебательной (ту) релаксации [12]. С практической точки зрения большой интерес представляет взаимодействие излучения моноимпульсных лазеров на рубине, стекле с неодимом, углекислом газе и колебательно-вращательными переходами в молекулах атмосферных газов, таких как Н2О, СО2, О3 и т.д. Значения длительности мо-ноимпульсной генерации перечисленных выше лазеров расположены в диапазоне от 10 до 10 с [19]. [c.135]

НОГО лазерного излучения через атмосферу в условиях резонансного поглощения даже слабыми линиями является необходимость учета нелинейных спектроскопических эффектов. Экспериментальные результаты, полученные в предыдущей главе при исследовании нелинейного взаимодействия мощных импульсных лазеров видимого и ИК-диапазона с резонансными линиями атмосферных газов (Н2О и СО2) и далекими крыльями линий Н2О, указывают на необходимость учета как резонансных нелинейных эффектов (на- [c.196]

В сложных молекулах с развитой энергетической структурой возбуждение от поглощенного фотона лазерного излучения за счет соударений с атомами и молекулами атмосферного воздуха перераспределяется по разным уровням в результате безизлучатель-ных переходов. Этот процесс обычно приводит к широкополосной флуоресценции, имеющей почти непрерывный спектр. Еще более сложным и широким спектром флуоресценции обладают люмини-сцирующие аэрозоли. Как правило, люменисценция аэрозолей является паразитным фоновым эффектом, затушевывающим полезную информацию о сигналах резонансной флуоресценции в нижних слоях атмосферы. [c.23]

Процесс охлаждения прекращается после того, как до1шеровская ширина резонансной линии ансамбля частиц становится меньше отстройки лазерной линии от центра перехода. Дальнейшего охлаждения можно достигнуть, перестраивая частоту лазерного излучения ближе к центру линии поглощения. Переброс частоты лазера в коротковолновое ( фиолетовое ) крьшо доплеровского контура, напротив, приводит к разогреву ансамбля частиц, [c.102]

Создание инверсной населенности и получение оптического усиления — первый из двух существенных шагов, необходимых для работы лазера. Второй шаг — создание положительной обратной связи, чтобы превратить оптический усилитель в генератор. Это можно сделать с помощью двух зеркал, которые отражают усиленный свет в усиливающую среду. Так ие зеркала образуют оптический резонатор. Резонатор имеет характеристические резонансные частоты, что приводит к особенностям в спектре излучения, генерируемого двухуровневой системой. Устанавливается равновесная плотность оптической мощности на каждой резонансной частоте, соответствующая равенству усиления на проход и потерь. В понятие потерь включена и та часть оптической мощности, которая проходит сквозь полупрозрачное зеркало и образует выходной лазерный пучок. Самовозбуждение не может начаться, пока усиление не превысит потери. Это условие соответствует пороговой инверсии населенности п — 1)пор- Некоторая часть генерируемого света рассеивается в активной среде в процессе распространения. Этот процесс можно описать с помощью коэффициента рассеяния Орас. аналогичного коэффициенту поглощения 021- Тогда изменение оптической мощности пучка с расстоянием [c.268]

Смотреть страницы где упоминается термин Поглощение лазерного излучения резонансное : [c.553] [c.314] [c.450] [c.554] [c.556] [c.557] [c.309] [c.352] [c.128] [c.266] [c.91] [c.185] [c.215] [c.171] [c.22] [c.557] [c.18] [c.145] [c.283] [c.194] [c.252]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...