飽和吸收原理

1、飽和吸收原理Principle of saturated absorptionspectroscopy飽和吸收?當足夠大的激光強度作用于原子時，吸收 躍遷的激勵率增大到能夠與弛豫率相比較 時，會造成吸收能級布居數(shù)的顯著減少， 從而造成輻射吸收系數(shù)的減少，也就是飽 和吸收現(xiàn)象。Ben net hole （貝納燒孔）?燒孔的寬度為功率 展寬Ni(v),N2(v)分別表示在能級1和能級2上處于速度v+dv范圍內(nèi)的原子布居數(shù) 圖a是在弱光作用下，能級1和能級2的原子布居數(shù)圖示，在弱光作用下，N1(v) N(vN2(v)。圖b是在強光作用下的原子布居數(shù)圖示，在強光的作用下，光會與速度在 v=(w-w&#

2、176;)/k的原子作用，處于該速度下的原子大部分被激發(fā)到了上能級態(tài)， 如圖中所示在基態(tài)能級1的原子布居數(shù)上形成一個燒孔典型的實驗裝置V?典型的實驗裝置如左 圖，激光通過BS分為 強弱的兩束光，兩束 光方向傳輸作用于原 子氣室，當沒有強光 做泵浦時，探測器探 測到一個多普勒展寬 的吸收，當有強光做 泵浦時得到在光與原 子共振處出現(xiàn)一個飽 和吸收的尖峰。飽和吸收作用分析?我們掃描激光器的頻率，1）當激光頻率遠失 諧原子共振頻率，由于泵浦光與探測光方向相 反，泵浦光與探測光與不同速度的原子相互作 用，因此泵浦光不影響探測光的吸收。2）當 激光頻率接近原子共振頻率時，兩束光同時與 速度為零的原子相互

3、作用，泵浦光引起的燒孔 效應將減小對探測光的吸收，因此泵浦光引起 的飽和效應使探測光出現(xiàn)一個窄的峰。我們看 到在一個大的多普勒吸收背景中出現(xiàn)一個窄的 透射峰。Cross-over resonances (交叉吸收線)(a)7K足八M3te二L»»sp*二-話yq 主皀”17匚2匚一在飽和吸收光 譜中，一個大 的多普勒吸收 背景有兩條能 級躍遷吸收線, 在兩條能級躍 遷的中間頻率 處也出現(xiàn)一個 窄的透射峰， 稱為交叉吸收 羲。4=5iw'交叉吸收線產(chǎn)生原理分析?當激光頻率在兩條能級躍遷的中間頻率Wi2+(Wi3-Wi2)/2，泵浦光在速度分別為 V=±(Wi

4、3-wi2)/2k的對稱兩處產(chǎn)生燒孔效應， 探測光對能級12的躍遷將由泵浦光對1 3躍遷產(chǎn)生的燒孔效應而影響，因此減少吸 收，同時探測光對能級1 的躍遷將由泵 浦光對1 躍遷產(chǎn)生的燒孔效應而影響， 也減少吸收，因此在兩條能級躍遷的中間 頻率處也出現(xiàn)一個窄的透射峰，兩個躍遷 能級產(chǎn)生三個窄峰。典型的實驗裝置激光泵浦光5O/5OBS探測器分束鏡典型的實驗裝置激光經(jīng)過BS分束后得到一束弱的信號光和強的透射光這兩束 光反向的打入原子氣室得到有多普勒背景的飽和吸收信號,經(jīng) 過50/50B、之后被探測器探測,得到有多普勒背景的飽W吸收改進的飽和吸收裝置飽和吸收池激光基片信號光泵 浦 光信 號 光信號探測器將兩個信號相減后得 到無多普勒背景的電和吸收多普勒多普勒背景5O/5OBS改進的飽和吸收