Baイオンを用いた反転分布の無いレーザーの研究

使用Ba离子进行无粒子数反转的激光器研究

• 批准号: 06740340
• 负责人: 桂川 眞幸
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740340/
• 关键词: Baイオン; Xe; 非線形光学; 反転分布; 真空紫外; 量子干渉

原子系の光応答に対する感受率を外場(電磁場)により制御した新しいタイプの非線形光学過程とレ-ジングの研究をおこなった。真空紫外、または極端紫外領域で、高効率にコヒーレント光を発生させることを最終的な目的としている。基本的なアイデアは、既に水素原子を用いて、理論的実験的に本研究室で実証済みで、本研究の主たる目的は、このアイデアを重い原子系へ拡張することにあった。対象とした物質は、一価のBaイオンと中性Xe原子で、それぞれ水素原子の137倍、及び131倍重い。これにより、水素原子を用いた非線形周波数混合過程で、効率の向上を妨げていたドップラー広がりを10分の1以下に抑えることができた。Baを用いた研究では、スピン軌道相互作用によりJ=3/2と5/2に分かれた準安定状態の第一励起状態5D_<5/2>と第二励起状態6P_<3/2>を強力な単一縦モードレーザー光でカップルし、6P3/2-5D3/2遷移の吸収プロファイルを観測した。5D5/2と6P3/2を強力にカップルしたことにより、系に生じた量子的干渉の効果を、AC Starkした吸収プロファイルの非対称性から観測することができた。Xeを用いた研究では、828nmの強いレーザー場によって強結合した5p^5(^2P_<3/2>)6p-5p^5(^2P_<3/2>)6sの上準位へ向かって、5p^6-5p^5(^2P_<3/2>)6pを2光子励起し、5p^5(^2p_<3/2>)6sから5p^6へ遷移する差周波光を発生させ系の基礎特性の測定をおこなった。差周波光強度の密度-相互作用長積依存性と、同時に発生する多光子イオン信号から、系に量子的干渉が生じ、非線形感受率の共鳴的増大と発生光に対する透明化が同時に実現できていることが確認できた。これらの研究を通して、水素原子で展開された研究の成果を重い原子系へ、拡張可能なことが実証できた。ここで、本研究の実行にあたって、新しく、585nm、614nm、828nmの単一縦モード広帯域波長可変レーザーの開発をおこない、これを実験に用いた。これらのレーザーは、系の基礎的特性の測定には、十分な成果を上げることができたが、今後この系を用いて実際に真空紫外光を高効率に発生させるには、さらに線幅の狭い半導体レーザー等のレーザーをベースにしたパルスレーザーシステムが必要であることが再認識された。

我们进行了一种新型的非线性光学过程和激光，其中对原子系统的光响应的敏感性由外部场（电磁场）控制。最终目标是在真空或极端紫外线区域产生具有高效率的连贯光。基本思想已经被证明是理论上的，并在我们的实验室中使用氢原子在实验中证明了这一点，这项研究的主要目的是将此思想扩展到沉重的原子系统。感兴趣的物质是单价BA离子和中性Xe原子，分别是氢原子重的137倍。这允许使用氢原子在非线性频率混合过程中阻止效率提高的多普勒扩散将减少到小于十分之一。在使用BA的一项研究中，亚稳态的第一激发状态5D_ <5/2>和第二个激发态6p_ <3/2>由于自旋 - 轨道相互作用而分为J = 3/2和5/2，与强的单个纵向模式激光束相连，并观察到6p3/2dd3/2过渡的6p3/2dd3/2过渡的吸收曲线。 5D5/2和63/2的强耦合使我们能够观察到系统中AC stark吸收曲线的不对称性产生的量子干扰的影响。在使用XE的研究中，5p^6-5p^5（^2p_ <3/3/2>）6p是5p^6-5p^5（^2p_ <3/3/2>）6s的激发，强烈地通过828 nm的强激光场与5p^6产生5p^6 <3/2p_ 6 <3/系统的基本特征。据证实，差分频率光强度和同时生成的多霍顿离子信号的密度交流长度乘积依赖性会导致系统中的量子干扰，从而使非线性灵敏度和透明度的共振增强到生成的光中的透明度同时获得。通过这些研究，证明了用氢原子开发的研究结果可以扩展到沉重的原子系统。在这里，在这项研究的实施中，开发了一种新的单个纵向宽带波长可调激光器，其使用585 nm，614 nm和828 nm开发，并在实验中使用了它。尽管这些激光器已经取得了足够的结果来测量系统的基本特征，但人们已经认识到，必须使用该系统实际生成具有高效的真空紫外线，这是必要的，基于激光器的脉冲激光系统，例如具有狭窄线宽度的半导体激光器的激光器。