Исследование нелинейных оптических явлений в парах калия при наличии буферного газа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ЗАДАЧА ДИССЕРТАЦИИ.'

§1. Вынужденное электронное комбинационное рассеяние

§2. Вынужденное резонансное излучение

§3. Вынужденные процессы в условиях столкновений атомов металла с атомами буферного газа.

§4. Выводы и постановка задачи диссертации.

ГЛАВА П. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

§1. Источники возбуждающего излучения.

1.1. Рубиновый лазер

1.2. Излучения ЩР нитробензола и хлороформа.

1.3. РОС лазер

1.4. Лазер с поперечной накачкой.

§2. Кювета калия с буферным газом.

2.1. Подготовка кюветы к работе

2.2. Режим работы кюветы.

§3. Регистрирующая аппаратура, контроль параметров, методика измерений.

ГЛАВА Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВЭКР

И ВРИ В ПАРАХ КАЛИЯ В ПРИСУТСТВИИ БУФЕРНОГО ГАЗА

§1. Процессы ВЭКР и ВРИ в парах калия при наличии буферного газа.

§2. Количественные измерения характеристик ВЭКР и ВРИ

§3. Исследование развития во времени процессов ВЭКР и

ГЛАВА 1У. ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

§1. Балансные уравнения для трехуровневой системы и их решение.

§2. Сравнение экспериментальных данных с формулами приведенными в

§1.

2.1. Необходимые условия появления ВЭКР и ВРИ.

§3. Анализ полученных экспериментальных зависимостей

§4. Передача энергии возбуждений между уровнями главного дублета уровней Ч-Р, /г и Ц-Рз/z калия с точки зрения представления о квазимолекулах. Интерпретация полученных на эксперименте частотных зависимостей

4.1. Квазимолекулы К:Не

§5. Поляризация излучений ВЭКР и ВРИ.

5.1. Обсуждение других особенностей ВЭКР и ВРИ.

§6. Анализ результатов временных исследований ВЭКР и ВРИ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Нелинейные оптические явления в газообразных средах исследуются начиная с первой половины шестидесятых годов. За двадцать лет было открыто и исследовано большое количество нелинейных явлений. Например, вынужденное комбинационное рассеяние на электронных уровнях атомов, трехфотонное рассеяние, генерация третьей гармоники, самоиндуцированная прозрачность, световое эхо, светоиндуцированный дрейф атомов и молекул и др. (см. работы [1-7]). Развитие техники лазеров и появление перестраиваемых по длинам волн источников когерентного излучения значительно расширили возможности изучения как линейных, так и нелинейных оптических явлений. Эти исследования привели к созданию новых направлений в спектроскопии. Например, спектроскопия без допплеровского уширения [8-9], спектроскопия насыщения поглощения [10] , активная спектроскопия комбинационного рассеяния [II] и др.

В последние годы вновь возрос интерес к нелинейным оптическим явлениям в атомарных средах [12-16] .

Большой интерес представляют исследования вынужденных явлений в атомарных парах металлов в присутствии столкновений. Отметим, что в настоящее время известны лишь несколько работ, где наблюдались вынужденные явления в парах металлов в условиях столкновений [Г7-18]. Практически отсутствуют работы по исследованию влияния столкновений на протекание процесса вынужденного электронного комбинационного рассеяния (ВЭКР) в парах щелочных металлов.

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию влияния буферного газа на нелинейные оптические процессы, происходящие в парах калия.

Впервые зарегистрированы и исследованы вынужденные излучения на резонансной линии Di (ВРИ) и вынужденное электронное комбинационное рассеяние (ВЭКР (стоксовая компонента) в парах калия в присутствии буферного газа. Исследованы зависимости этих процессов от давления буферного газа и паров калия, частоты и интенсивности возбуждающего излучения.

Показано, что нижние энергетические уровни атомов щелочных металлов при наличии столкновений с атомами буферного газа могут работать в качестве трехуровневой лазерной системы.

Недавно в работе [19] были обнаружены аналогичные процессы на другом щелочном атоме - натрия в присутствии буферного газа гелия.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

1. Бадалян Н.Н., йрадян В.А., Мовсесян М.Е, Вынужденное рассеяние в парах рубидия,- Письма в ЖЭТФ, 1968, т.8, вып. 10, с.518-520.

2. Wcu-d ХР. avul Neio- G.H.C O'Neal TUt-ol MoMmoviXo GeneW'tToit Ш Gases ^ Focused Uisef- beam,- PK^s. Reu-. 1^969, if. ^ЪЪ, no. 1, p. 57-72.

3. Полуэтков И.А., Попов Ю.М., Ройтберг B.C. Эффект самоиндуцированной прозрачности.- УШН, 1974, т.114, вып,1, с. 97-131.

4. Самарцев В.В. Световое эхо в газах.- Укр.физ.журнал, 1969, т.14, C.I045-I046.

5. Летохов B.C., Чеботаев B.C. Резонансные явления при насыщении поглощения лазерным излучением.-УФН, 1974, т. И З , с.385-434.

6. Ахманов А., Коротеев Н.И. Спектроскопия рассеяния света и нелинейная оптика, нелинейнооптические методы спектроскопии комбинационного и рэлеевского рассеяния.-УФН, 1976, т.123, вып.З, с.404-474.

7. Бонч- Бруевич A.M., Пржибельский Г., Хромов В,В. Нелинейные оптические явления в системе соударяющихся а.томов, Ш С , 1980, т.ХХХШ, вып.б, с.980-1003.

8. Атутов СП., Плеханов A.И., Шалагин A.M. Сверхсветимость на резонансном переходе атомов N a при оптическом возбуждении,- Оптика и спектроскопия, 1984, т.56, вып. 2, с.215-221.

9. Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О. ВЭКР и ВРИ в парах калия при наличии столкновительной релаксации,- Труды У Н Вавиловской конференции, ч.1, Новосибирск, 1982, с.134--137.

10. Глушко Б.А., Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О. Исследование процессов вынужденного комбинационного рассеяния и вынужденного резонансного излучения в парах калия,- Оптика и спектроскопия, 1982, т.52, вып.4, с.762.

11. Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О., Икавонян С В . Исследование вынужденных процессов вблизи D линий атома калия в присутствии буферного газа. Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции КНО, Ереван, 22-25 ноября, 1982, ч.1, с.342-343.

12. Дабагян А.А., Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О., Шавонян В, Вынужденные процессы в парах калия в присутствии буферного газа.- ЖЭТФ, 1983, т.85, вып.4(10), с.1203-1208.

13. Дабагян А.А., Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О, ПЬлавонян С В . Развитие во времени вынужденных резонансных процессов в парах калия при наличии столкновений,- Изв, АН СССР, - I l l сер.физ.,1983, т .47, №8, с.1609-1612.

14. Арутюнян В.М.,. Бадалян Н.Н., Ирадян В.А., Мовсесян М.Е. Некоторые нелинейные оптические эффекты в парах калия. ЖЭТФ, 1970, т .58, ВЫП.1, с.37-44.

16. D(XHi\C Sv ouvU Yatviv- S. PoiaJrUeJi ^'hujutai^ RaAWZA

17. Дрампян P.X., Мовсесян М.Е. Исследование вынужденного электронного комбинационного рассеяния света на магнитных подуровнях атомов калия.- ЖЭТФ, 1978, т.74,вып. 4, C.I208-I2I4.

18. Королев Ф.А., Мартынов В.В., Одинцов В.И., Фахми А.О. Исследование вынужденного и параметрического излучения в парах рубидия при двухфотонном возбуждении уровней 3/2 5/2 ^ '^'^1/2•" Оптика и спектроскопия, 1976, т. 40, ВЫП.6, C.I043-I049.

19. Королев i.A., Одинцов В,А., Фахми А.О. Резонансное ВКР в парах рубидия в инфракрасной обла.сти спектра.- Оптика и спектроскопия, 1976, т.40, вып.З, с.423-429.

20. Знаменский Н.В., Одинцов В.И. Экспериментальное исследование инфракрасного ВКР в парах рубидия при возбуждении излучением с перестраиваемой частотой,- Оптика и спектроскопия, 1983, т.54, ВЫП.1, с.86-99.

21. LcmJW v., HoMAUi D.C- SattM-ati-on, смш \wMJmi Ое1»смпо»- oL

22. Мовсесян М.Е. ВЭКР в газах.- В сб. "Современные пробле- - из -мы спектроскопии комбинационного рассеяния света", под ред. М.М. Сушинского, М,: Наука , 1978, с.232.

26. Кирин Ю.М., Попов Ю.Н., Раутиан Г., Саханов В,П., Черноброд Б.М. В кн. "Нелинейные процессы в оптике", вып.З, Новосибирск, Наука, 1973, с.172.

28. Мовсесян М.Е., Овакимян Т.О. Вынз^ жденное ультрафиолетовое излучение в парах калия.- Доклады АН Арм.ССР, 1977, T.LXiy, №2, C.I0I-I03. 4 7 . "Wln/ne J.J-j Soi-o)(Strv P.p. Obhcdb Picmbed SilmuiaieJ Emission

29. Глазов B.H., Мовсесян М.Е., Саркисян Г.С. Взаимодействие излучения рубинового лазера с парами таллия.- Квантовая электроника, 1982, т.9,И, с.1923-1925. - 114 -

30. Wkt-tb XC, fcokob J. a-yui Неи.о1ек«о^ D- OftlcaiU ptanpeol Atomlo "Пихиилм Lase<-.- IEEE, J. Qw-cudr. Electa., ^1982^ •V-. QE.18,ru).5, p. 520-522.

31. Wf-ts M. arJ Uwis E.L. Cwss sedieyn& -^ SoAiu,rA ^ n e - atows.-JPk^.b: A+ow.Mofec.P/v^s.,>l962.-yJ5,no.47,p.UB-L6<6.

33. Белостоцкий Б.P., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники, М.: Советское радио, 1972, 408с.

34. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов,- М.: АН СССР, I96I, 39бс.

35. Гаспарян С,С, Дабагян А.А. Измеритель энергии излзгче- ния импульсных ОКГ.- Изв. АН Арм. ССР, сер.физ., 1980, т.15, вып.6, 0,462-464. 4 iJhe -total Mom. M^U'Pk^s,, iQdO , iyJ3, no.9, p. mS'^S57.

37. Ярив А. Квантовая электроника и нелинейная оптика, М.: Советское радио, 1973, 455с.

38. Беретецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Релятиви- сткая квантовая теория, ч.1, М.: Наука, 1968, 480с.

39. Тер-Микаелян М.Л., Меликян А.О. Релеевское и комбинационное рассеяние в поле интенсивной волны.- ЖЭТШ, 1970, т.58, вып.1, с.281-290.

40. Герцберг Г. Спектры и строение дв^гхатомных молекул, М.: Иностранная литература, 1949, 404с.

42. Pascal J. ,ТамЛе^1амаие J- ^iXiei n\o(ecutaA- "W/viS o-^ D-. GO, no.6, p. 2172-2289.

43. Феофилов П.П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов, Физматгиз, М,: 1959, 288с. '^•iU—,