- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ......................................................... 5
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.................................... 12
§ І.І. Метод внутрирезонаторной абсорбционной лазерной
спектроскопии ........................................ 12
§ 1.2. Метод конкурирующих пучков............................ 20
§ 1.3. Эффекты конденсации спектра лазера на красителе
вблизи линии поглощения внутрирезонаторной ячейки. 25
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА........................ 45
§ 2.1. Описание азотного лазера накачки................... 47
§ 2.2. Описание перестраиваемого лазера на красителе. . . 49
§ 2.3. Установка для исследования временных характерис-
тик генерации лазера на красителе с резонансно поглощающей ячейкой в наносекундном диапазоне. . . 55
§ 2.4. Пространственная когерентность излучения лазера. . 57
§ 2.5. Система регистрации данных......................... 60
§ 2.6. Блок управления установкой......................... 66
§ 2.7. Высоковакуумная система откачки и напуска газов. . 68
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ И СПЕКТРАЛЬНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРА НА КРАСИТЕЛЕ С
РЕЗОНАНСНО ПОГЛОЩАЮЩЕЙ ЯЧЕЙКОЙ.........................70
§ 3.1. Наблюдение спектров поглощения плазмы импульсного
разряда в неоне в фазе послесвечения методом
ВРЛС...................................................70
§ 3.2. Исследование спектров поглощения методом конкурирующих пучков.................................................76
~ з ~
§ 3.3. Исследование поглощения распадающейся плазмы импульсного разряда в неоне в зависимости от
времени.................................................78
§ 3.4. Исследование спектров поглощения в зависимости
от длины волны пробного пучка...........................86
§ 3.5. Зависимость усиления пробного пучка лазера на
красителе от длины лазерного резонатора.................93
§ 3.6. Результаты исследования временных характеристик
генерации лазера на красителе с внутрирезонаторной поглощающей ячейкой с наносекундным разрешением. .
Глава 4. ОБСУВДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ......................112
§ 4.1. Модельная задача о резонансном взаимодействии
световой волны в резонаторе с ансамблем двухуровневых квантовых частиц. Сводка теоретических результатов..............................................112
§ 4.2. Кооперативный и некооперативный механизмы формирования спектра поглощения при ВРЛС..............................131
§ 4.3. Спонтанное возникновение и самоиндуцированная
прозрачность "О-П" импульса в резонансно поглощающей среде. . ........................................136
§ 4.4. Наглядная интерпретация картины незатухающего
"О-П11 импульса в резонаторе лазера.'..................145
§ 4.5. Учет нелинейных эффектов взаимодействия света и
резонансно поглощающего вещества.......................152
§ 4.6. Интерпретация экспериментальных результатов. . . . 163
§ 4.7. Диагностическое применение кооперативных явлений
при ВРЛС для определения концентраций поглощающих атомов и времен релаксации переходов в газоразрядной плазме.............................................Л67
- 4 -
§ 4.8. Применение модели кооперативных явлений при ВРСЛ к эффекту конденсации спектра лазера на красителе
к атомарным линиям поглощения..........................175
§ 4.9. Эффекты кооперативной самодиффракции при ВРЛС. . .181 ПРИЛОЖЕНИЕ. Простая аналогия между незатухающими кооперативными пульсациями поля в резонаторе лазера и процессом непрерывного обмена возбуждением меж-,пу связанными осцилляторами.....................................189
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................196
ЛИТЕРАТУРА.......................................................199
~ 5 -
ВВЕДЕНИЕ
Последние годы развития лазерной спектроскопии характеризуются значительным интересом к ее новому перспективному направлению - внутрирезонаторной лазерной спектроскопии (ВРЛС). Идея метода, как известно, заключается в помещении исследуемого вещества в резонатор лазера, обладающего неоднородно уширенной линией усиления.
Бурный рост числа публикаций, посвященных развитию ВРЛС, объясняется, в первую очередь, ее уникально высокой чувствительностью, сочетающейся с большим быстродействием. Эти достоинства превращают метод ВРЛС в мощный диагностический метод во многих физических экспериментах, связанных с регистрацией слабых линий поглощения (усиления).
Появление перестраиваемых лазеров на красителях, в том числе непрерывных, позволило, с одной стороны распространить метод на весь видимый диапазон спектра, а с другой - увеличить чувствительность измерения малых коэффициентов поглощения вплоть до 1СГ^-1(Г*® см-1, что совершенно недоступно для традиционных методов абсорбционной спектроскопии.
Естественно, что основное внимание теоретических и экспериментальных исследований в этой области было уделено достижению предельной чувствительности. Здесь достигнут значительный прогресс, что позволило перейти к разработке серийных образцов ВРЛС-спектрометров.
Значительно меньше внимания уделялось другому методически и практически важному вопросу - взаимодействию поля генерации лазера на красителе с резонансно поглощающей средой, находящейся
в резонаторе лазера и механизмам формирования спектра поглощения. В то же время в опытах по ВРЛС было обнаружено весьма интересное явление, которое заключалось в том, что при определенных условиях в спектре лазера на красителе вместо линий поглощения вещества появлялись интенсивные линии "усиления", сосредоточенные вблизи частоты резонансного перехода. Проявление эффекта может быть настолько ярким, что спектр генерации лазера может целиком сжаться в узкую спектральную линию генерации (несколько гигагерц), локализованную вблизи линии поглощения. Явление получило название эффекта конденсации (или автозахвата) спектра к линии поглощения.
Помимо чисто физического интереса, эффект имеет и практическое применение, например, как относительно простой метод управления характеристиками генерации и стабилизации частоты лазера на красителе.
Лишь совсем недавно появились экспериментальные факты, согласно которым можно отнести эффект конденсации спектра к явлениям нелинейного взаимодействия лазерного излучения и резонансно поглощающей среды. Следует отметить, что в научной литературе вплоть до последнего времени отсутствуют сообщения об экспериментальных исследованиях нелинейного резонансного взаимодействия лазерного излучения с веществом в условиях ВРЛС. Между тем общее решение такой задачи должно включать помимо эффектов насыщения, широкий круг когерентных эффектов взаимодействия, кооперативные явления, многофотонные резонансные процессы и т.д.
Все вышеизложенное и послужило причиной для постановки экспериментов по исследованию механизмов взаимодействия лазерного
излучения с резонансно поглощающей средой в условиях ВРЛС.
Целью диссертационной работы являлась разработка новых методов диагностики нестационарной низкотемпературной плазмы, исследование нелинейных явлений взаимодействия света и вещества при ВРЛС, а также получение оригинального экспериментального материала, который позволил бы пролить свет на природу нелинейных явлений, происходящих в опытах по внутрирезонаторной лазерной спектроскопии.
Поставленная задача решалась на примере исследования спектров поглощения плазмы газового разряда в неоне на переходах красно-желтой серии N6 , связывающей электронные конфигурации
2^ъ5кг/$р.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, приложения и заключения.
Первая глава представляет собой литературный обзор работ, посвященных методу ВРЛС. Кратко изложена история возникновения хметода, его достоинства как метода диагностики и сферы применения. Изложена теория метода конкурирующих пучков.
Основное внимание уделено эффекту "конденсации” спектра лазера на красителе к атомарным линиям поглощения. Выявлены основные эмпирические закономерности, сопровождающие переход от спектра, содержащего обычные линии поглощения к конденсации спектра. Приведена классификация основных моделей, предложенных для объяснения эффекта. Глава в целом отражает то представление об этом интересном явлении, которое сложилось уже к моменту окончания работы над диссертацией.
Во второй главе дано подробное описание созданной экспериментальной установки для исследования нелинейных эффектов взаи-
модействия света и вещества. Рассмотрены вопросы регистрации спектральных, энергетических и временных характеристик генерации лазера на красителе. Исследована пространственная когерентность лазерной генерации. Подробно описан двухволновый лазерный спектрометр для исследования спектров поглощения плазмы методом конкурирующих пучков.
Третья глава содержит изложение экспериментальных результатов, полученных на созданной установке. Сообщается о наблюдении ряда новых явлений для ВРЛС, в частности, сдвиг линии поглощения в спектре генерации, значительное уширение спектра импульса лазера при взаимодействии с резонансно поглощающей средой.
Обнаружены немонотонные, осциллирующие зависимости сигналов поглощения от концентрации поглощающих атомов и длины резонатора.
По усилению слабого пробного пучка обнаружена сложная линейчатая структура спектра усиления в окрестности резонансного перехода неона в условиях сильной накачки атомного перехода сильной световой волной.
С наносекундным разрешением во времени исследовано изменение формы импульса генерации лазера на красителе с резонансно поглощающей ячейкой. Наблюдались регенеративные пульсации излучения лазера на красителе.
В четвертой главе проведено обсуждение полученных экспериментальных данных с единой точки зрения. Объяснение опирается на решение модельной задачи, основанной на описании поля и вещества в резонаторе лазера с помощью связанных уравнений Макс-велла-Блоха.
Показано, что при ВРЛС фактически существует два различных
9
механизма формирования спектра поглощения - некооперативный и кооперативный. Первый механизм тлеет место при малых концентрациях атомов и малом времени в поглощающей ячейке. В этом случае резонансное излучение затухает по экспоненциальному закону в соответствии с законом Бэра. Такой режим широко применяется для измерений малых коэффициентов поглощения методом ВРЛС (см. главу I).
Кооперативный механизм образования спектра поглощения играет существенную роль при значительных концентрациях поглощающих атомов и больших временах фазовой памяти резонансной среды. В этом случае затухание резонансного излучения лазера сопровождается быстрыми кооперативными пульсациями поля излучения, разности заселенности и поляризации поглощающей среды. При этом образование линии поглощения овязано своим происхождением амплитудно-фазовой модуляции поля излучения лазера.
Показано, что полученные экспериментальные данные соответствуют тем условиям, когда в формировании спектра поглощения существенная роль принадлежит когерентным и кооперативным явлениям, влияние которых применительно к ВРЛС ранее широко не обсуждалось. Исходя из этого вывода, полученные результаты интерпретированы как возможное проявление кооперативных эффектов при ВРЛС.
Показано, что внесение резонансно поглощающей среды в резонатор широкополосного лазера создает принципиальную возможность для превращения кооперативных пульсаций излучения из кратковременного явления в непрерывный процесс. В соответствии с этим предложен способ автомодуляции лазерного излучения с высокой, плавно перестраиваемой частотой. В этом случае частота модуляции
10
определяется параметрами поглощающей среды.
Предложено диагностическое применение кооперативных явлений для определения величин Nxf и Т£ б низкотемпературной плазме.
Кооперативные пульсации поля лазера связаны с явлениями самодиффракции света. При рассмотрении кооперативной самодиф-фракции учтены высшие пространственные гармоники резонансной поляризации и разности заселенности в среде. Показано, что влияние гармоник более высокого порядка приводит к появлению • "ме-тастабильных11 безизлучательных состояний резонансной среды.
Развитые представления применены для объяснения ряда эмпирических закономерностей эффекта "конденсации11 спектра лазера на красителе к атомарным линиям поглощения. Проведено сравнение модели кооперативной самодиффракции при BPJ1C применительно к эффекту "конденсации" спектра с моделями других авторов.
В приложении приведена наглядная иллюстрация некоторых положений модели, опирающейся на кооперативные явления, исходя из аналогии этих явлений с хорошо известными в механике и электричестве.
В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы.
Материалы диссертации докладывались:
- на ХУШ Всесоюзном съезде по спектроскопии, г.Горький, 1977г.
- на П Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", г.Ленинград,
1980 г., а также опубликованы в следующих работах:
I. Егоров B.C., Чехонин И.А. Влияние когерентных эффектов на измерения абсорбции методом внутриреэонаторной спектроскопии. Оптика и спектроскопия, 1982, т.52, с.591-593.
2. Егоров B.C., Чехонин И.А. Эффекты комбинационного рассеяния при резонансном возбуждении в опытах по внутрирезонатор-ной спектроскопии. Оптика и спектроскопия, 1983, т.53, с.784--786.
3. Егоров B.C., Зацерковнюк Н.М., Пастор A.A., Чехонин И.А. Экспериментальное исследование спектров поглощения метастабиль-ных атомов неона при их взаимодействии с кратковременным импульсом лазерного излучения. - В сб.Прикладная спектроскопия, М., 1977, с.56-58.
4. Егоров B.C., Чехонин И.А. Использование внутрирезонатор-ной двухволновой спектроскопии в установке с лазером на красителе для регистрации сигналов комбинационного рассеяния в плазме. - В кн.: П Всесоюзн.конф. "Оптика лазеров" (Ленинград, 4 --8 янв.1980 г.); Тез.докл., Л., 1979, с.248.
12
Глава I
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
§ 1.1. Метод внутрирезонаторной абсорбционной
спектроскопии.
В настоящей главе мы рассмотрим ряд работ, посвященных исследованию и разработке нового метода спектроскопии - внутрирезонаторной лазерной спектроскопии (ВРЛС). Основное внимание будет уделено экспериментальным работам в этой области. Наиболее подробно будут рассмотрены работы, посвященные изучению необычного явления при ВРЛС - эффекту конденсации спектра лазера на красителе к линии поглощения вещества, помещенного в резонатор. В некоторых работах это явление получило название эффекта автозахвата частоты генерации лазера на красителе к линии поглощения внутрирезонаторной поглощающей ячейки.
В соответствии с этим кратко рассмотрим историю возникновения и основные достоинства метода ВРЛС, а затем остановимся на тех неожиданных эффектах, которые сопровождают опыты по внутрирезонаторной лазерной спектроскопии.
История возникновения метода ВРЛС такова. В работах ряда авторов, работающих с лазерами на неодимовом стекле, отмечалось, что спектр излучения лазера, который лежит в области 9380-9480 см*"* ( А = 1,06 мкм) изрезан провалами. Иначе говоря, лазерное излучение обладало трудно объяснимой спектральной структурой. Эта структура в работах различных исследователей не воспроизводилась, и многие авторы считали, что она присуща лазеру на неодимовом стекле и носит случайный характер.
Однако, как удалось показать [I] , ОКГ с неоднородно уши-
ІЗ
ренной линией усиления, к числу которых относится и неодимовый лазер, обладает чрезвычайно высокой чувствительностью спектра генерации к наличию частотно - зависимых (селективных) потерь в резонаторе. А именно: для тех длин волн в спектре, для которых добротность резонатора мала, уровень генерации либо сильно занижен, либо генерация отсутствует вовсе. К числу таких селективных потерь относятся, например, интерференционные потери на поверхностях, которые входят в резонатор (плоскопараллельные пластинки, подложки выходных зеркал и т.п.). После устранения этих факторов авторам удалось устранить линейчатую структуру спектра генерации. Ими же было указано, что высокая чувствительность спектра генерации лазера к частотно-зависимым потерям в резонаторе позволяет создать лазерный спектрометр с высокой чувствительностью.
В качестве примера в резонатор помещалась трубка, в которую вводились МН3 и СН^ прИ низких давлениях. Хотя молекулярные линии поглощения в области А « 1,06 мк аммиака и метана были очень слабы, они отчетливо проявлялись в спектре лазера.
Дальнейшие исследования по ВРЛС были направлены на выяснение вопросов, связанных с предельной чувствительностью метода, его количественной обработкой и с наблюдением слабых линий поглощения, обнаружение которых традиционными методами затруднено.
За прошедшие 12 лет со времени появления первой публикации по ВРЛС [і] , метод получил широкое распространение. Количество опубликованных в СССР и за рубежом работ превысило 250. Обстоятельный обзор по ВРЛС представлен в [2,3^ .
Прежде всего, метод оказался привлекателен благодаря высокой чувствительности. Как известно, это объясняется тем, что лазерный пучок проходит через поглощающую среду, помещенную в резонатор,большое число раз. Число проходов светового пучка можно увеличивать, удлинняя импульс лазера. Во столько же раз повышается чувствительность метода к определению малых коэффициентов поглощения (или усиления) по сравнению с внерезонатор-ными методами.
Так, например, используя неодимовый лазер, авторами работы [б] продемонстрирована возможность измерения малых коэффици-
гу АТ
ентов поглощения (10" -10 см"А) на молекулярных переходах в газах С0£, СН^С^Н]), С2Н2,
Весьма удобным для ВРЛС оказалось применение перестраиваемых по частоте лазеров на органических красителях* К настоящему времени ими перекрывается широкий диапазон длин волн от ближней инфракрасной до ультрафиолетовой области спектра [4] * Для обнаружения микроколичеств поглощающих атомов лазеры на красителе были эффективно применены в работах [б,7,8,9] . Ав-
торами [7] в струю ацетилен-воздушной горелки, помещенной в резонатор, с помощью дозатора вводились добавки солей 5Ги ОсГа/о3)2, а также соли бария. За промежуток времени 200нсек (длительность импульса) зарегистрированы атомы 5Г ( А =460,7 нм) и ионы Во ( А = 455,4 нм). Отмечается, что такие количества В О обнаружены в пламенной спектроскопии впервые. Кроме этого, были идентифицированы спектры поглощения промежуточных продуктов химических реакций: Во О и НСО. Разрешена вращательная структура молекулы Си И (вблизи А = 464,8 нм).
В опытах по наблюдению спектров поглощения в парах /Уо [б]
15
чувствительность повышена в 10 раз по сравнению с традиционными методами.
В работе [в] сообщается о наблюдении спектра поглощения Ей (//03)2 методом ВРЛС на длине волны 579,1 нм с использованием импульсного лазера на красителе.
Однако рекордная чувствительность была достигнута благодаря применению непрерывного лазера [і0-13^] . В работе [її] оценка селективного тушения генерации непрерывного лазера на красителе проводилась с помощью двух одинаковых кювет, заполненных парами иода. Одна из них располагалась перед выходным зеркалом лазера и регистрировался сигнал флуоресценции паров /Jz . При внесении в резонатор другой кюветы, содержащей пары иода при малом давлении, из спектра генерации исключались частоты, соответствующие линиям поглощения « При этом исчезала и флуоресценция внерезонаторной ячейки. Чувствительность
к
вырастала в 10 раз по сравнению с однопроходным методом измерения поглощения. В [12,13^ сообщается о наблюдении спектров поглощения воздуха, заполняющего резонатор лазера. Обнаружены и измерены линии поглощения НрО. Измерен коэффициент поглощения ОДНОЙ ИЗ ЛИНИЙ 1,1*10’^см~*.
Исключение из спектра генерации лазера ряда частот с помощью метода внесения селективных потерь в резонатор применен для различных целей в работах [і4,Іб] .
Методом ВРЛС также могут исследоваться слабые линии двухфотонного поглощения ^16-18^| , линии запрещенные в дипольном приближении или линии комбинационного рассеяния ^20-22^ . Так, например, в [2і] исследуемые ацетилен или дихлорэтан при атмосферном давлении вводились в трубку, помещенную в резонатор широкополосного лазера на красителе.
16
Ячейка с красителем и один из упомянутых газов возбуждались мощным импульсом рубинового лазера. В газообразном дихлорэтане возбуждались молекулярные колебания ^ = 653 см”*, =
= 676 см”*, и ^ = 753 см“1. При этом в спектре генерации лазера на красителе отчетливо проявились линии усиления, соответствующие комбинационным переходам. Зарегистрированный коэф-
о т
фициент усиления имел величину*10“^ см
Естественно, возникает вопрос о предельной чувствительности метода ВРЛС. Этому вопросу посвящено большое количество работ |2,3^| . Как уже отмечалось, повышение чувствительности при ВРЛС обязано многократному прохождению лазерного пучка через поглощающую среду с коэффициентом поглощения К(ы). При этом спектр генерации лазера на красителе $(&$ описывается следующими соотношениями [б ] :
У(а,1) = а (и, о)еар (- К (и) с ?) С1.1)
к (и)» к0
ша (1.2)
где С - скорость света, Ко - коэффициент неселективных потерь в резонаторе.
При фотографическом или ином способе регистрации спектра за весь период *0 генерации лазера, измеренная интенсивность в спектре будет иметь следующий вид:
X
У(и)= \у0(-ь)ехр(-к(и)гі)^ (1.3)
0 /7 и)=г еепї? и при ^О I 6 /
17
Предельная чувствительность достигается при непрерывной генерации И определяется отношением спонтанного ^ и ИНДу-
т /
цированного И/гвн излучения в продольной моде резонатора.
Указанные простые соотношения были приведены сначала для лазера с неоднородно уширенной линией усиления. Для лазеров на растворах органических красителей, обладающих однородным характером уширения полосы усиления, требуется более тщательное рассмотрение. Этому вопросу посвящен обзор [23^ •
Как известно, высокая чувствительность ВРЛС обусловлена многомодовым режимом генерации лазера. Однако, по предсказанию простейшей одномодовой теории, спектр лазера с однородным типом уширения линии усиления должен состоять в устойчивом режиме всего лишь из одной моды, обладающей наибольшей добротностью. Все остальные моды будут подавлены вследствие конкуренции мод в активной среде.
Тем не менее спектр лазера на красителе имеет существенно многомодовый характер. Существует два фактора, которые могут объяснить это противоречие. В первом случае предполагается, что тип уширения линии красителя не чисто однородный. Второе предположение состоит в том, что лазер никогда не находится в устойчивом состоянии.
Во-первых, молекулы красителя, расположенные в узлах стоячей волны какой-либо продольной моды не могут вынужденно излучать кванты света в этот тип колебания резонатора. Поэтому они способны подпитывать другие моды лазера. Пространственная неод-
нородность выгорания инверсии в активной среде составляет основу для многомодовой теории ВРЛС [II,24,25^ •
И, во-вторых, теория, развитая первоначально для неодимового лазера с неоднородным уширением линии усиления [1,26-28 ], предполагает, что многомодовая генерация возможна вследствие того, что устойчивое состояние лазера никогда не достигается. Генерация прерывается пузырьками в красителе, вибрацией и т.п. Поэтому генерация какой-либо моды бывает непрерывной лишь в те-чение некоторого короткого времени . Отсюда вытекают два
вывода: а) внутрирезонаторный метод определения малых коэффициентов поглощения эквивалентен способу измерения с многоходовой кюветой с эффективной длиной ^ЭФФ= ^^9 ( С - скорость света) и б) если внутрирезонаторные потери уменьшают мощность данной моды на величину несравненно меньшую, чем мощность спонтанного излучения в эту же моду, то это не приведет к появлению провала в спектре генерации. Это дает оценку в выигрыше при предельной чувствительности метода ВРЛС:
т / [1)
(16)
" Ъ/сУ
Эта величина может быть весьма большой: 10^-10^. Экс-
К 6
периментально достигнуты лишь величины порядка 10-10 . Эксперименты, специально проведенные для проверки предсказаний многомодовой теории ВРЛС [23^] , показывают необходимость дальнейшего изучения физики явлений в лазерах на красителях.
Важную роль для применения метода ВРЛС играет его высокое быстродействие. Фактически оно ограничивается скоростью распространения света в исследуемой среде.
19
Быстродействие метода позволяет наблюдать короткоживущие промежуточные продукты химических реакций и исследовать кинетику быстропротекакхцих процессов. Уже описывались опыты по исследованию химических реакций в пламени [7*] , где были обнаружены соединения НСО, ВаО, СиН. Изучению процессов импульсного фотолиза Л/Н3 и формальдегида с помощью метода ВРЛС посвящена работа [29^ . Исследовалась кинетика появления и распада радикалов НСО и N1^2. Обширный перечень работ, посвященных определению констант равновесия многих химических реакций с помощью внутрирезонаторного метода приведен в [2,3*] .
Также, как и другие методы лазерной спектроскопии, метод ВРЛС обладает высоким пространственным и спектральным разрешением. Спектральное разрешение ограничивается межмодовым частотным интервалом резонатора применяемого лазера. Для использования такого разрешения необходимо применять спектральные при-
с.
боры с разрешающей способностью ~10 . В некоторых случаях,однако, этого можно избежать, применяя резонансные атомные или молекулярные детекторы. В качестве примера можно указать уже упомянутую работу [и] . Используя две внерезонаторные кюветы, заполненные различными флуоресцирующими парами изотопов 0^^ и можно по тушению флуоресценции определить, пары како-
го изотопа иода находятся в резонаторе непрерывного лазера на красителе. В качестве резонансных детекторов предлагается также использовать лампы с полым катодом [30^ . В этом случае спектральное разрешение метода зависит от ширины спектральных
о
линий поглощения в полом катоде и составляет ^10 нм.
В заключение этой части литературного обзора укажем сформировавшиеся к настоящему времени области применения метода
20
ВРЛС, перечисленные в [2] :
1) Исследования высоковозбужденных колебательно-вращательных состояний молекул, представляющие интерес для астрофизики, атмосферной оптики, определения констант молекул;
2) Аналитические применения ВРЛС для повышения чувствительности атомного абсорбционного спектрального анализа, традиционные методы которого достигли уже своих предельных возможностей;
3) Изучение кинетики химических реакций, их промежуточных продуктов, установление роли катализаторов. Это быстро развивающееся направление, видимо, следует считать одной из основных
и перспективных областей приложения ВРЛС;
4) Применение ВРЛС к исследованию слабых линий усиления, в том числе в лазерных средах;
5) Исследование спектров поглощения атомов в высоковозбужденных состояниях в плазме.
§ 1.2. Метод конкурирующих пучков.
Метод ВРЛС в рассмотренном варианте кроме неоспоримых преимуществ имеет следующие недостатки: а) необходимо иметь спектральный прибор высокой разрешающей силы (как было показано, в некоторых случаях это требование можно обойти) и б) принципиально невозможно без потери чувствительности исследовать широкие (по сравнению со спектром генерации) полосы поглощения.
От этих недостатков свободен один из вариантов ВРЛС - метод конкурирующих пучков, предложенный в [31] . Суть предложения сводится к следующему. Пучок лазера разделяется на два - опор-
- Київ+380960830922