к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия

Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия - метод лазерной спектроскопии, в к-ром исследуемое вещество помещается внутрь резонатора лазера с широкой спектральной полосой генерации. (Др. методы лазерной спектроскопии используют узкополосные лазеры.) В традиционной абсорбц. спектроскопии для изучения спектра поглощения вещества свет от внеш. широкополосного источника интенсивностью 1119915-312.jpg (где 1119915-313.jpg- частота излучения) пропускают через слой поглощающего вещества. Прошедший свет оказывается ослабленным в соответствии с Бугера - Ламберта - Бера законом тем больше, чем выше показатель поглощения исследуемого вещества 1119915-314.jpg . Для исследования слабого поглощения необходимо увеличивать оптич. длину пути l; с этой целью применяют многоходовые оптич. кюветы, в к-рых свет, отражаясь от торцовых зеркал, многократно проходит через исследуемое вещество. Число таких проходов ограничено потерями света при отражении от зеркал.

В методе внутрирезонаторной лазерной спектроскопии эти потери компенсируются усилением в активной среде, т. е., по существу, роль многоходовой кюветы играет резонатор лазера. При стационарной генерации из-за конкуренции процессов накачки и вынужденного излучения усиление в активном элементе с точностью до влияния спонтанного излучения оказывается равным потерям резонатора. Однако это равенство выполняется не для каждой конкретной частоты, а для усреднённых (в пределах однородно уширенного контура усиления активной среды) потерь и усиления. T. о. оказываются скомпенсированными широкополосные потери на зеркалах резонатора. Если линии поглощения вещества узки по сравнению с величиной однородного уширения контура усиления активной среды лазера, то поглощение не компенсируется усилением и проявляется в спектре генерации лазера.

В стационарном режиме в области, где отсутствует поглощение, интенсивность генерации 1119915-315.jpg остаётся постоянной, а на частоте линии поглощения она изменяется по закону:

1119915-316.jpg

Выражение (*) аналогично закону Бугера - Ламберта - Бера, а величина эфф. оптич. пути l определяется произведением скорости света с на длительность t импульса генерации лазера в окрестности исследуемой линии поглощения. При длительности импульса 10-2 с l достигает 3*108 см, что позволяет обнаруживать поглощение ~10-9 см-1, т. е. примеси атомов с концентрацией до 104 атомов/см3. Принципиальное ограничение роста чувствительности приборов, основанных на методе внутрирезонаторной лазерной спектроскопии, с ростом длительности импульса генерации возникает вследствие неточной компенсации широкополосных потерь из-за спонтанного излучения. Теоретич. оценки показывают, что предельный уровень чувствительности, ограниченный влиянием спонтанного излучения, должен быть ~10-12 см-1. Реально чувствительность определяется либо длительностью импульса (при использовании импульсных лазеров), либо техн. нестабильностями, прерывающими генерацию или изменяющими её спектр (для непрерывного лазера). Достигнутая экспериментально чувствительность составляет ~10-9 см-1 (что соответствует толщине поглощающего слоя ~109 см) и позволяет обнаруживать по спектру поглощения примеси атомов с концентрацией до 104 атомов/см3.

В методе внутрирезонаторной лазерной спектроскопии применяются любые широкополосные лазеры - на органич. красителях, органич. стёклах, кристаллах, активированных редкоземельными элементами, лазеры на центрах окраски в щёлочно-галоидных кристаллах и т. д. Эти лазеры позволили перекрыть весь видимый и ближний ИК- (до 3 мкм) диапазон.

Метод внутрирезонаторной лазерной спектроскопии находит применение для исследования спектров поглощения газов, исследования малых примесей, загрязняющих атмосферу, высоковозбуждённых состояний атомов и молекул, моделирования оптич. свойств больших толщин газов, напр. атмосфер больших планет, исследования процессов в плазме и кинетики хим. реакций, для поиска новых активных сред лазеров и т. д.

'; ?>

Литература по внутрирезонаторной лазерной спектроскопии

  1. Баев В. M. и др., Внутрирезонаторная спектроскопия с использованием лазеров непрерывного и квазинепрерывного действия, "ЖЭТФ", 1978, т. 74, с. 43;
  2. Бураков В. С., Развитие метода внутрирезонаторной лазерной спектроскопии, "Ж. прикл. спектроскопии", 1981, т. 35, с. 223;
  3. Лукьяненко С. Ф., Mакогон M. M.. Синица Л. H., Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия, Новосиб., 1985.

Э. А. Свириденков

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ