紫外飞秒激光泵浦氮气离子相干辐射

氮气分子在不同波长(中红外、近红外、紫外)强场飞秒激光的泵浦下,其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下,波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少,物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现,该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致,辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型,对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明,在较大的激光强度范围内,氮气离子上能级B^(2)∑_(u)+和其离子基态X^(2)∑_(g)^(+)之间,对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转,而且该反转对于激光参数具有鲁棒性,与实验观测结果一致。

中红外飞秒激光多光子共振激发CO_(2)^(+)的自由感应衰变研究

利用中红外飞秒激光激发CO_(2)^(+)产生的前向相干辐射现象进行了系统研究。实验发现在泵浦激光与CO_(2)^(+)的A^(2)П_(u)(V′=1)-X^(2)П_(g)(v=0)态跃迁发生五光子共振情况下,CO_(2)^(+)发出的波长为337 nm的前向相干辐射能够被有效激发。更进一步,利用泵浦–探测方法对该辐射进行了时间分辨研究。利用探测激光导致的辐射损耗效应,发现在不同的气压条件下,337 nm相干辐射的持续时间均在0.8 ps左右,与气压没有明显关系。基于这一观测结果,提出该辐射的本质是多光子共振导致的自由感应衰变辐射。研究揭示了利用中红外飞秒激光激发二氧化碳离子产生相干辐射的本质,指出了强场激光与原子、分子体系共振相互作用过程中自由感应衰变效应的普遍性。