1.激光光譜技術
激光拉曼光譜(pǔ)技術
激光拉曼光譜(pǔ)是用激(jī)光作為強的單色光源研究拉曼光譜的技術,它克服了(le)經典拉曼(màn)光譜的弱點,使拉曼光譜複興起來,這種光譜法不僅可以(yǐ)提供與紅外光譜相互補充(chōng)的分子光譜數據(jù),而且還(hái)能研究紅外光譜技術無能為力的許(xǔ)多現象和課題。 最簡單(dān)的(de)拉曼光譜如圖所(suǒ)示,中央是瑞利散射線,它的頻率為 v0 ,也就是激發光的頻率,它的強度最大(dà)。斯托克斯線在瑞(ruì)利線的低(dī)頻一側,頻率 vs=v0+ △ v ,反斯托克斯線(xiàn)在瑞利線的高頻(pín)一側,頻率為 va= v0- △ v ,反斯托克斯線比瑞利線強度小(xiǎo)得多,反斯托克斯線與斯托克斯線(xiàn)通常稱為拉曼線, △ v 稱為拉曼頻(pín)移,這種頻移和激發(fā)線得頻率無關,而(ér)是反映散射物質得特性(xìng),即物質(zhì)的能級結構,因此從拉曼頻移,我們就可(kě)以鑒別散射樣品所包(bāo)含的物(wù)質。另一方麵,拉曼光譜強(qiáng)度,光譜線輪(lún)廓(kuò)則可更多反映物(wù)質分子的信息,如物質處的濃度,溫度等情況。如(rú)果進一步分(fèn)析拉曼譜的偏振特性,則(zé)可以借助它方便地了解分子的排列情況,如研(yán)究絲狀液晶分子的有序性等。
激光感生熒光光譜技術
激光(guāng)感生誘導光譜(pǔ)是從(cóng)經典光譜技術發展起來的一種測試方法,它的應用範圍很廣,可用於分子能級參數的測量,分子光譜的標識,分子(zǐ)常數,躍遷(qiān)幾率和夫蘭克-康登因子的測量以及碰(pèng)撞過程的研究。激光感(gǎn)生熒光(guāng)光譜是(shì)指樣品分子在入射激光照射下由於共振吸收,被激發至電子激發態的特定振轉能級之(zhī)後,由該上能級發(fā)出符合選擇定則,向較低(dī)電子態許可能級自發輻射所形(xíng)成的光譜。激光感生熒光光譜技術可應用於燃燒診斷,對火焰中各種成分的分析和溫度的測定;同(tóng)時還可用於研究空氣中(zhōng)的自由基 HO 及 SO2 濃度的測定,對(duì)於(yú)搞清酸雨成因機製具有(yǒu)重要意義。另外,通過對(duì)地質探測中(zhōng)的取樣介質的激光誘導熒(yíng)光光譜分析(xī),可以判斷油氣的存在,對於開展大麵積找(zhǎo)油(yóu)具有重要的知道意義。
激光光聲光譜
激光光(guāng)聲光(guāng)譜是以激(jī)光器為光(guāng)源的光聲(shēng)光譜新技術,它隨著激光技術的發展(zhǎn),靈敏的電容傳聲器、低噪音放大器和鎖相技術發展而進入一個新的時代,它創出了高靈敏度的記錄,在點壓強從1Torr到幾個大氣壓(yā)中可探測到(dào)的濃度已低達ppb範圍。這一技術在物理學(xué),化學(xué),環境科(kē)學,生物學和醫(yī)學等方麵都有廣泛的應用。光聲光譜法的實質是待測(cè)樣品從光源吸收能量躍遷到(dào)激發態,然後其(qí)部分能量(liàng)再以熱(rè)的形式放(fàng)出,並把產生的熱(rè)量換成聲能的一種光譜技術。該技術具有靈敏度高,分辨率好的特點,其對(duì)激光光源的要求主要表現在激光器輸出的波長可變(biàn)範圍要寬(kuān)。主要的應用領域是:大氣汙染檢測和大氣化學研(yán)究;測量(liàng)熒光量子,效率;探測亞表(biǎo)麵層中的缺陷和範氏形變等。
2.激光(guāng)冷卻和(hé)捕(bǔ)獲原子
操縱和控製孤立(lì)的原子一直是(shì)物理學家追求的目標,激光冷卻和捕獲原子的研(yán)究,為此提供了現實的途徑。激光冷卻和捕獲原(yuán)子是利用光子迎麵撞擊原子,如果激光的頻率和原子(zǐ)的固有頻率相一致,就(jiù)會引起原子的躍遷(qiān),原子會吸收迎麵而來的光子而(ér)減(jiǎn)少動量。與此同時,原子又會因躍遷而發射同樣的光子,由於其發射的光(guāng)子是朝(cháo)著四麵八方的,因此,每碰撞一次,原子的動量就減少一點,直至最低值。采用兩兩相對,沿3個正交方向的6束適當頻率的激光束,就(jiù)可以將原子“停留”在6束激光的交匯處,同時,再利(lì)用兩個磁性線圈(quān),給該(gāi)區域加上一個可變(biàn)的磁場,利用磁場對原子的特征能級的作用(塞曼效應)來克服原子的重力,就可以將原子約束在一個(gè)很小(xiǎo)的範圍內,從而實現(xiàn)原子的捕獲。
3.粒子圖像測速技術 PIV(Particle Image Velocimetry)
PIV技術是在二維流場中均勻散布跟隨性、反光性良好且比重與流體相當的示蹤粒子,將激光器產生的光束經透鏡散射後形成厚度約1mm的片(piàn)光源入射到流場待測(cè)區域,CCD攝像機以垂直片光源的方向對準該區域,利用示蹤粒子對光的散射(shè)作用,記錄下兩(liǎng)次(cì)脈衝激光曝光時粒子的(de)圖像,形(xíng)成兩幅PIV底片。采用圖像處理技術(shù),用(yòng)自(zì)相關或互相關統計技術求取查問區內粒(lì)子位移的大小(xiǎo)和方向(xiàng),根據脈衝間隔時間,求出粒子的速度矢量,從(cóng)而對整個流場的(de)狀態進行全麵的研究與分析。Photonics公司的DM係列(liè)的激光器可以實現雙脈衝輸(shū)出,且脈衝間隔可調,最短可達到1μs,完全可以滿足此類應用。同時(shí),由於兩個脈衝由一個激(jī)光腔產生,可(kě)以很好的保證兩個脈衝的一致性。而且相比於(yú)雙(shuāng)頭激光(guāng)輸出的裝置,其光路結構簡單,易於調節,具有不可比擬的優勢。
4.飛秒激光器的泵浦源
隨著摻鈦藍寶石激光器與啁啾脈衝(chōng)放大技術的出現,大能(néng)量的飛秒(miǎo)激光器(qì)也得到(dào)了極大(dà)的發展。對於摻(chān)鈦藍寶石飛秒(miǎo)激光器而言,photonics公司的DM係列綠光激光器(波長527nm/532nm)以其較(jiào)大較大的脈(mò)衝能量,優異(yì)的光束質量和較高(gāo)的重複頻率成為其良好(hǎo)的泵浦源。