腔内激光吸收光谱 Intracavity laser absorption spectroscopy

2022-11-15 13:50:07 浏览:296

定义

一种基于窄带吸收特征影响下腔内辐射光谱演变的激光光谱方法。

腔内激光吸收光谱是一种特殊的激光光谱技术,用于高灵敏度的光谱测量。 基本原则如下。 待评估的物质(例如一些气体样品)放置在激光器的谐振器内,该谐振器优选基于具有宽增益带宽的增益介质和具有低损耗的谐振器。 当激光打开时,它开始同时在许多谐振器模式下振荡;只有在多次谐振器往返后,产生的光的光谱才会强烈地集中到增益最高的光谱区域。 在这种演变过程中,被测样品的弱吸收特征可以在光谱上留下特征,因为它们可以在许多往返过程中影响光谱。 在打开激光器后一段时间内对光谱进行测量;这个时间应该足够长,以允许强频谱特征的发展,但也足够短,以防止有限增益带宽引起的频谱过窄。

通过精心优化的设置,腔内吸收光谱可实现数万公里的极长有效光程,同时具有非常高的光谱分辨率。 适用于气体光谱的激光增益介质包括掺钕光纤和块状玻璃、掺钛蓝宝石、激光染料、色心晶体、激光二极管和垂直外腔表面发射激光器。 重要的问题是具有宽增益带宽,最大限度地减少谐振器损耗,并避免激光谐振器内的任何寄生反射。 一篇综述论文[6]详细解释了许多技术问题和基本技术的变化。

参考文献

[1] L. A. Pakhomycheva et al., “Line structure of generation spectra of lasers with inhomogeneous broadening of the amplification line”, JETP Lett. 12, 43 (1970)
[2] H. J. Kimble, “Calculated enhancement for intracavity spectroscopy with single-mode laser”, IEEE J. Quantum Electron. 16 (4), 455 (1980), doi:10.1109/JQE.1980.1070507
[3] R. Bohm et al., “Intracavity absorption spectroscopy with Nd3+-doped fiber laser”, Opt. Lett. 18 (22), 1955 (1993), doi:10.1364/OL.18.001955
[4] K. J. Boller and T. Schroeder, “Demonstration of broadband intracavity spectroscopy in a pulsed optical parametric oscillator of beta-barium borate”, J. Opt. Soc. Am. B 10 (9), 1778 (1993), doi:10.1364/JOSAB.10.001778
[5] A. Kachanov et al., “Intracavity laser spectroscopy with vibronic solid-state lasers: I. Spectro-temporal transient behaviour of a Ti:sapphire laser”, J. Opt. Soc. Am. B 11 (12), 2412 (1994), doi:10.1364/JOSAB.11.002412
[6] V. M. Baev, “Laser intracavity absorption spectroscopy”, Appl. Phys. B 69, 171 (1999), doi:10.1007/s003400050793
[7] A. Garnache et al., “High-sensitivity intracavity laser absorption spectroscopy with vertical-external-cavity surface-emitting semiconductor lasers”, Opt. Lett. 24 (12), 826 (1999), doi:10.1364/OL.24.000826
[8] J. Cheng et al., “Infrared intracavity laser absorption spectroscopy with a continuous-scan Fourier-transform interferometer”, Appl. Opt. 39 (13), 2221 (2000), doi:10.1364/AO.39.002221

激光物理

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