光外差-磁旋转-浓度调制光谱技术

介绍了一种针对瞬态分子光谱测量的新技术:光外差磁旋转浓度调制光谱技术,这种光谱技术具有很高的灵敏度,综合了光外差探测技术、磁旋转光谱技术和浓度调制光谱技术的特点,利用浓度调制光谱技术针对寿命很短的瞬态分子和激发态分子的光谱进行测量,利用光外差探测技术可以消除来自光源的幅度涨落噪声,实现散粒噪声的测量极限,利用磁旋转光谱技术可以对顺磁性分子进行选择性的测量,并且进一步提高探测灵敏度。详细讨论了这种光谱技术的工作原理,并用这种技术对O2分子的b1Σg+-X3Σg-三重禁戒跃迁光谱进行测量,获得了很好的测量信噪比。并对该技术的灵敏度作了详细的分析,估计最小相对吸收度可达1.9×10-9以及O2分子三重禁戒跃迁的吸收截面为σ=2.4×10-24cm2。     

塞曼调制磁旋转激光光谱方法

首次在可见光波段采用塞曼调制磁旋转激光光谱技术有效地将磁旋转信号（ｎ＋，－ｎ－）从激光本底以及高阶磁旋转信号中分离出来，因而有非常高的测量灵敏度与信噪比以及无吸收本底，同时又可以抑制高转动量子态的跃迁谱线，减少谱线重叠现象，非常适合许多自由基分子的测量。文中给出了这种光谱技术的理论分析，并以ＮＯ２分子作为检验对象，由理论模拟计算所得谱线的强度，线型和位相与实测结果符合较好，因此也可利用这种光谱方法     

塞曼调制磁旋转光谱线型的研究

在研究塞曼调制磁旋转光谱线型的过程中，发现了入射光场的偏振特性地谱线型的影响，从而解释了实验中出现的各种线型，其中包括一些难以解释的除二次微分线型外的其它线型，并且在实验中，得到了理论分析一致的结果，为塞曼调制旋转光谱，激光光谱技术，光谱测量精度的进一步改善提供了参考依据。     

塞曼调制磁旋转分子光谱特征的研究

以Ｎ２第一正带（Ｂ３Πｇ－Ａ３Σ＋ｕ）为对象，研究塞曼调制磁旋转光谱技术的主要特征，对谱线的线型和位相做了详细的分析，同时，还提出并解释了谱线强度分布中的塞曼选态效应，结果均与实验相符合。     

塞曼调制磁旋转光谱技术在磁场测量中的应用

首次提出采用塞曼调制-磁旋转光谱技术制成NO₂分子磁场计的可能性.并对不同进场下,NO₂分子塞曼调制磁旋转光谱16846.20cm^-1谱线强度进行了测量,提出了这种新型磁强计的设计原理,并阐述了该磁强计的特点.     

塞曼调制磁旋转光谱技术在磁场测量中的应用

首次提出采用塞曼调制－磁旋转光谱技术制成ＮＯ２分子磁场计的可能性．并对不同进场下，ＮＯ２分子塞曼调制磁旋转光谱１６８４６．２０ｃｍ－１谱线强度进行了测量，提出了这种新型磁强计的设计原理，并阐述了该磁强计的特点．     

CO分子d^3Δ—α^3П三重带的塞曼调制磁旋转光谱的研究

采用塞曼调制磁旋转光谱研究ＣＯ分子（ｄ＾３Δ－α＾３П）的（５－０）振动带高灵敏度吸收谱。标识出了十二个子带，观察到了下态α＾３П的Λ双分裂，拟合出了上下态分子常数。     

N2第一正带的塞曼调制磁旋转光谱分析

在１７０７９￣１７４０７ｃｍ＾－１范围内，利用了塞曼调制磁旋转光谱技术测量了Ｎ２分子第一正带Ｂ＾３Пｇ￣Ａ＾３Σｕ＾＋的（１０，６）、（１１，７）、（１２，８）带的近９００条谱线，其中包括了用以往各种光谱技术很难观测到的Ｐ１３、Ｑ１３、Ｒ１３和Ｐ３１、Ｑ３１、Ｒ３１支线，给出了量子态的标识，并且拟合出相应的转动分子常数。     

磁旋转腔增强光谱技术

为了提高吸收光谱的探测灵敏度,在弱吸收或短光程吸收的情况下实现高灵敏探测,将腔增强光谱技术与磁旋转光谱技术有效地结合起来,发展了高灵敏的磁旋转腔增强吸收光谱技术,并通过测量O2 的三重禁戒跃迁谱线验证了该技术的探测灵敏度。实验采用环型增强腔,以避免光束的返回对激光器的干扰。给出了腔的耦合匹配条件,以及镜面反射率、腔损耗对增强因子的影响;同时也给出了在实验中对光谱信号的处理方法。测量结果表明,在谐振腔精细度为F=48,腔内总损耗为13%,以及腔镜的耦合效率为 95%的情况下,对 O2 分子最小相对吸收度约为4.5×10-8(1 s积分时间)。     

CO分子d3Δ-a3Π三重带的塞曼调制磁旋转光谱的研究

采用塞曼调制磁旋转光谱技术（ＺｅｅｍａｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎｍａｇｎｅｔｉｃＲｏｔａｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ以下简称ＺＭ－ＭＲＳ）研究ＣＯ分子（ｄ３Δ－ａ３Π）的（５－０）振动带高灵敏度吸收谱。标识出了十二个子带，观察到了下态ａ３Π的Λ双分裂，拟合出了上下态分子常数。     

非正弦波长调制的洛伦兹线型的傅里叶分析

在各种波长调制光谱理论中,波长调制函数的形式一般是随时间变化的正弦函数,而在实际应用中,标准的正弦函数信号容易混入高次谐频而失真,从而给系统引入误差。理论研究了当正弦波长调制函数中混入二倍频项时洛伦兹线型的傅里叶级数,推导了该条件下洛伦兹线型的N阶傅里叶系数的表达式。表达式中引入了谐波失真度参数K以表示二次倍频分量与基频的比值,并针对K0.01与K0.01情况分别作了数值仿真,仿真结果表明:当K小于0.01时,正弦调制函数的谐波失真带来的影响可以忽略,当K接近或高于0.1时,则会导致洛伦兹线型傅里叶级数幅度曲线中心点偏离原点,并且谐波曲线的阶次越高,或谐波失真度越大,曲线的偏离程度越严重。另外,仿真了在K大于0.01时,不同的调制度对奇数和偶数阶谐波幅度曲线的影响,结果表明存在一个最佳的调制度可以使谐波失真对正弦波长调制的影响最小。结果有利于加深对波长调制光谱的认识,对激光稳频技术也有重要的参考作用。     

噪声免疫腔增强光外差分子饱和光谱线型的理论分析

噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)作为世界上最灵敏的光谱技术可以被应用到痕量气体检测、频率标准、原子分子光谱以及超灵敏引力波测量等领域中,高精细度谐振腔吸收池的使用在增长激光与腔内物质相互作用路径的同时,极大的提高了腔内激光功率,这就会饱和低气压下的气态样品吸收线从而获得亚多普勒光谱结构,因此NICE-OHMS技术不仅具有高灵敏、还具有超高分辨的优点。该研究基于光与二能级分子相互作用的密度矩阵理论对NICE-OHMS技术中包含亚多普勒的多普勒展宽光谱线型进行了理论推导,获得了光谱线型的表达式,同时以该表达式对光谱线型进行了数值模拟,其中调制频率、饱和参量、频率调制系数分别设置为384 MHz,10和0.2。由模拟结果可见吸收光谱由两个边带的吸收信号构成,在包络上存在四个亚多普勒饱和结构;色散光谱由载频以及边带的色散三者决定,并在包络上存在五个亚多普勒饱和结构,获得了与已有实验一致的结果。最后重点分析了不同探测相位、不同饱和参量下的NICE-OHMS光谱线型尤其是亚多普勒结构的变化,由于饱和参量按照调制系数分配给载频和边带,因此虽然载频饱和参量很大,但NICE-OHMS吸收光谱幅度变化不大,主要是由于该光谱信号只与边带饱和参量有关,可以看出NICE-OHMS多普勒展宽信号具有饱和效应免疫的特性,与已有实验结果也符合较好。为更进一步的实验研究提供了必要的理论基础。     

斯塔克调制—电旋转激光光谱技术及其应用

采用斯塔克调制电旋转激光光谱技术将由偶然简并能级跃迁产生的电旋转信号从非简并能级跃迁中分离出来，因而简化了转动量子态的跃迁谱线，减少了谱线重叠现象，反映了分子能级受偶然简并斯塔克相互作用以及电四极相互作用的特性，非常适合那些转动谱线密集，微扰严重的多原子分子的光谱测量与分析。本文既给出了这种光谱技术的半经典理论模型，又运用微扰理论解释了用该技术所测的ＮＯ２分子的转动光谱的形成原因和它们的主要特征。     

空间外差干涉光谱仪仪器线型函数测量新方法研究

空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术,仪器线型函数是其基本性能参数之一,代表了仪器的光谱分辨能力,需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源等特殊性要求基础上,提出了一种可调波长单色面光源的全新测量方法,并利用可调谐激光器与消散斑积分球等设备搭建了测量实验装置。在仪器线型函数测量实验中,通过选取光谱范围内的典型谱段进行高光谱(0.1 nm步长)扫描,经过干涉数据误差修正、光谱复原以及坐标归一化等数据处理过程,获取了仪器线型函数的能量分布形式。此外,利用全光谱范围内扫描的干涉数据,得到仪器线型函数的全峰半宽随波长的变化规律曲线。最后,将本方法获取的实测仪器线型函数与模拟光谱(LBL计算)进行卷积获取理论谱,并与地基探测实验获取的实测大气CO₂吸收光谱进行比对分析,两者吻合一致,验证了本方法获取的仪器线型函数具有较高的精度。     

空间外差干涉光谱仪仪器线型函数测量新方法研究

空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术, 仪器线型函数是其基本性能参数之一, 代表了仪器的光谱分辨能力, 需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源等特殊性要求基础上, 提出了一种可调波长单色面光源的全新测量方法, 并利用可调谐激光器与消散斑积分球等设备搭建了测量实验装置。在仪器线型函数测量实验中, 通过选取光谱范围内的典型谱段进行高光谱(0.1 nm步长)扫描, 经过干涉数据误差修正、光谱复原以及坐标归一化等数据处理过程, 获取了仪器线型函数的能量分布形式。此外, 利用全光谱范围内扫描的干涉数据, 得到仪器线型函数的全峰半宽随波长的变化规律曲线。最后, 将本方法获取的实测仪器线型函数与模拟光谱(LBL计算)进行卷积获取理论谱, 并与地基探测实验获取的实测大气CO2吸收光谱进行比对分析, 两者吻合一致, 验证了本方法获取的仪器线型函数具有较高的精度。     

139Pm核中磁转动带的研究

通过重离子熔合蒸发反应116Cd(27Al, 4n)布居了139Pm的高自旋激发态,用12台高纯锗探测器（HpGe）阵列进行了在束γ-γ 符合测量。 基于γ-γ符合关系及139Pm核已知的能级信息,建立了两条ΔI=1的负宇称带。 利用相邻核能级结构的系统性和依据半经典的核子-核子有效作用的理论模型（SPAC）对这两条带能级结构进行了定量计算, 认为它们属于磁转动带。 High spin states in 139Pm have been studied via the116Cd(27Al, 4n) heavy ion fusion evaporation reaction. The γ-γ coincidences were measured with 12 HpGe detectors. Based on γ-γ coincidence relationships and previously known levels in 139Pm, two ΔI＝1 negative parity bands have been established. From the systematic comparison with the neighbouring nuclei and semi classical effective interaction model (SPAC) calculations, the two bands were suggested as magnetic rotational bands.     

一种新型的分子离子吸收光谱技术

将频率调制和磁旋转 技术应用于速度调制激光光谱技术中,形成一种全新的具有高灵敏度的分子离子光谱测量技术,它不仅保留了速度调制光谱技术掏中性分子吸收信号的特点,同时使噪声达到散粒噪声的测量极限。