Колебательно-вращательные переходы молекул OsO4 и их применение в стабилизированных по частоте СО2-лазерах

• Автор: Фомин, Валентин Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 c. : ил

Глава I. Колебательно-вращательный спектр молекулы ОбО^
в области генерации СОр-лазера
§ 1.1. Вводные замечания
§ 1.2. Методика эксперимента
§ 1.3. Основные определения и рабочие формулы

§ 1.4. Идентификация переходов ОбО^. Расчет молекулярных констант
Глава 2. Метрологический волноводный СОр-лазер высокого
давления
§ 2.1. Предварительные соображения
§ 2.2. Конструктивные особенности и параметры метрологического волноводного СОр-лазера
§ 2.3. Система предстабилизации частоты СОр-лазера по резонансу пропускания интерферометра Фабри-Перо
§ 2.4. Метрологические характеристики волноводного СОр-лазера с системой предстабилизации частоты
Глава 3. Параметры резонансов насыщенного поглощения мо-

лекулы 0е04 в области 28,46 ТГц при низком
давлении
§ 3.1. Введение
§ 3.2. Ударное уширение резонансов
§ 3.3. Интенсивность насыщения переходов
§ 3.4. Контраст резонансов

Глава 4. Стабилизация частоты CQg-лазеров по узким резонансам *^0s04
§ 4.1. Вводные замечания
§ 4.2. Волноводный C0g/0s04 лазер
§ 4.3. Транспортабельный C0g/0s04 лазер
Глава 5. Исследование дестабилизирующих факторов в
C0g/0s04 лазере
§ 5.1. Предварительные соображения
§ 5.2. Паразитная амплитудная модуляция
§ 5.3. Асимметрия резонанса и сдвиги частоты стабилизированного C0g/0s04 лазера в условиях самофокусировки излучения в нелинейно-поглощающей среде
ЗАКЛШЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Развитие метрологической основы частотных измерений в инфракрасном диапазоне требует как поиска реперов частоты в этом диапазоне, так и создания на их основе стандартов частоты различного класса.
При решении указанной проблемы стабилизированные СО^-лазеры играют важную роль благодаря своим уникальным свойствам. К ним, в частности, относится высокая мощность, монохроматичность и пространственная когерентность излучения, а также большое количество линий генерации, заполняющих дискретно диапазон от 27,21 ТГц до 32,85 ТГц. В указанном диапазоне известно более 100 квантовых переходов, в пределах которых возможна плавная перестройка частоты генерации в интервале 604-80 МГц при низких давлениях активной лазерной среды, а при переходе к повышенным давлениям в лазерах волноводного типа интервал перестройки расширяется до величины 1,5 ГГц и более. Использование изотопических модификаций молекулы углекислого газа увеличивает диапазон возможных частот генерации.
Стабилизированные по частоте СС^-лазеры могут быть использованы как стандарты частоты и длины в ИК диапазоне, опорные генераторы в цепях синтеза оптических частот, спектроскопах сверхвысокого разрешения, в системах оптической связи и локации.
Наиболее широко используемым методом повышения стабильности частоты газовых лазеров является в настоящее время активная стабилизациях их частоты с помощью узких резонансов насыщенного поглощения в молекулярных газах и парах при низком давлении /1 /.
Одним из нелинейных поглотителей, особо перспективных для стабилизации частоты СО^-лазера, является молекула четырехокиси осмия (05 04).
Начало серии экспериментальных и теоретических работ, связан-

нанса измерялась по осциллограмме при сканировании частоты лазера как расстояние между максимумами дискриминационной кривой, умноженное на УЗ7 в соответствии с предположением о лоренцевой форме резонанса. Частотный масштаб устанавливался согласно чувствительности пьезокерамики, прокалиброванной по частоте биений с опорным COg-лазером. Для изменения мощности Р были использованы поглотители из полированных CaFg пластин с известными коэффициентами поглощения.
Давление р паров Os 04 в ячейке оценивалось по величине ненасыщенного поглощения для исследуемых переходов. Коэффициенты ненасыщенного поглощения были измерены с помощью короткой ячейки при давлении I Topp и комнатной температуре и оказались равными o(0i = 0,36 см-* Topp“* для перехода а| Р(46) из основного состояния и о<о2 =0,09 см-* Topp-* для перехода из возбужденного состояния. При этих измерениях давление контролировалось мембранным вакууметром, прокалиброванным по маслянному манометру, точность определения давления составила ± 20 %.
На рис.3.1 приведены зависимости А^р(Р) для перехода А| Р(46) при фиксированном давлении р паров *^0s 04 в ячейке, измеренные при одинаковой интенсивности встречных волн. Сплошными линиями на этом рисунке показаны кривые, рассчитанные по формуле А>р = Д'дро (I + ^/р )*^2. Здесь параметры &дро и Рн
определены на основании экспериментальных значений д9р путем подгонки методом наименьших квадратов. Для перехода из возбужденного состояния в пределах точности измерений (i 10 %) получаются аналогичные зависимости
Зависимость ударной ширины A^p0(p") , соответствующая усредненным данным для обоих исследованных резонансов *^0s 04, представлена на рис.3.2.
Зависимость A^lpoCp) в диапазоне давлений 0,25 - 10 мТорр