【物理學家打造'落後激光器】

江南布衣

【物理學家打造'落後激光器】

 

 

 

一個激光憑空

一隊美國物理學家創造了一個紅外激光束在空氣中的點，通過集中的紫外線激光器體積小到一個氧氣分子。

 

大部分的新興紅外激光光速後對紫外激光，空氣採樣的干預，因為它的回報。

 

因此，這種“落後激光”可能提供的測量和其它分子污染物的環境中，將很難或者不可能與傳統的激光系統研究。

 

有一個數字的不同方法，使激光用於測量特定氣體的濃度在空氣中，無論是在大氣中的污染物或微量氣體發出了固體炸藥。

 

這些技術包括拉曼散射，其中輕返回一個帶有波長為轉移的結果激光激發原子或分子。

 

然而，分散的光線極弱，因此產生了一個非常低的信號。

 

在“受激拉曼增益”，信號增強了令人振奮的氣體分子，使他們在相同的頻率發出的激光。

 

這就要求探測器定位在對岸的氣體樣本，這使得它的使用在一些封閉或遠程環境非常困難。

 

一個辦法避開這種限制是成立一個激光在半空，其分子束取樣沿路徑返回到源。

 

2004年，集團領導通過查看Leang展在加拿大拉瓦爾大學使用的紅外激光電離氮原子，離子和電子重組，然後發光連貫。

 

但是，這種方法要求一個非常強大的激光，和金的研究小組獲得的只是一個很小的增益係數，這意味著研究人員不得不一個長長的電離空氣能取得任何重大的激光行動。

 

 

粒子數反轉

在最新的工作，和同事理查德邁爾斯在普林斯頓大學使用不同的機制來建立空中激射。

 

通過集中一226 nm波長的激光束到一個微小的空氣量之間的距離在30厘米至1米，他們能夠分解成氧分子的組成原子，然後這些原子激發。

 

讓這些原子化酶然後依靠兩個關鍵性能的梁的焦點。

 

作為非常高的強度，這種重點誘導粒子數反轉，在氧原子，確保有更多的興奮比非激發原子。

 

除了這個，形狀的焦點 - 被大約一毫米長，只是百分之一一毫米寬 - 這意味著接受任何原子自發輻射將刺激激發原子發射其他無論是在向前或向後的方向，而不是在任意角度的光束。

 

這導致在高增益向前和向後方向。

 

為了證實他們確實產生向後激射，研究人員放置了一個一米的CCD探測器，然後後面的重點放在更為敏感光電倍增管在任意角度的光束。

 

他們發現，亮度背後的重點是一些百萬倍以上，在其他方向。

 

 

靈感來自於火焰熱

據邁爾斯的同事，亞瑟 Dogariu，靈感來為他們的落後激光幾年前，當他們使用相同的226 nm的激光，研究建立內部的原子氧熱火焰。

 

他們使用的激光激發的原子和離子化解放的熱量的火焰，以衡量不同的特點排放火焰。

 

但他們注意到的是，即使他們拒絕了他們的火焰仍然得到一個信號 - 換言之，激光正在破裂以及精彩的氧氣。

 

研究人員現在計劃優化設置，看看有多少高於可提高激光增益落後。

 

然後，他們會嘗試各種分子檢測使用數種不同的檢測計劃，包括受激拉曼增益。

 

他們說，他們將落後的激光，例如，使其更容易掃描大氣中甲烷的跡象，在案件一煤氣管道破裂。

 

另外，他們說這可能是用來加強檢測爆炸物探測周圍的空氣嫌疑人包裝，增加了距離，降低其濃度在這種分析可以進行比較的標準拉曼散射。

 

 

實際測量

下巴介紹工作為“非常有趣”，但說他現在還不相信，這種落後的激光實際上可以用來檢測污染物和其他氣體。

 

他認為，研究人員並沒有充分解釋原則將如何與其它分子比氧氣，並警告說，小規模的實驗室的結果不一定能外推到更大的距離參與了實際測量。

 

格拉斯哥大學的邁爾斯帕吉特股份Chin的情緒。

 

他說，這項研究是“非常迷人”，但補充說，“我的錢的興奮效果本身是一個可能的應用，而不是在這個階段。”

 

這項工作是介紹 科學  331 442 。

 

 

關於作者

埃德溫 Cartlidge是一個總部設在羅馬的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/44913