穩(wěn)頻激光光腔衰蕩光譜技術(shù)的方法及應用.pdf

1、分子的吸收光譜，可以獲得分子內(nèi)部和分子間相互作用的信息，例如分子的結(jié)構(gòu)、能級、躍遷矩等。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，吸收光譜技術(shù)也朝著高靈敏度、高分辨率方向發(fā)展。在理論研究和實際應用方面，分子吸收光譜都有著極其廣泛的應用。本論文分四章：第一章對分子吸收光譜的理論、當前常用的激光吸收光譜技術(shù)進行簡介。第二章介紹光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)的原理和發(fā)展現(xiàn)狀，討論基于激光鎖頻和鎖腔技術(shù)的穩(wěn)頻激光光腔衰蕩光譜儀。第三章介紹利用CRDS研究CO2分子

2、17O或18O取代的同位素分子的近紅外高泛頻振轉(zhuǎn)躍遷光譜。在第四章中，介紹利用CRDS技術(shù)研究了0.8μm附近氫分子的電四極矩躍遷，實驗測量精度達到并超過了QED高階修正的理論計算精度。
　　 光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)具有很大的有效吸收長度(幾十公里)，并且不受探測光功率波動影響，所以具有很高的探測靈敏度；但是很多應用中還需要同時具有很高的光譜分辨率(頻率精度)。我們發(fā)展了一套借助于超穩(wěn)標準具的激光鎖頻的光腔衰蕩光譜(LL-

3、CRDS)技術(shù)，在具有高探測靈敏度的同時，達到了亞MHz的絕對頻率精度。該方法中需要綜合利用光學模式匹配、調(diào)制解調(diào)和反饋控制等技術(shù)。對水分子吸收光譜的研究，顯示了該光譜儀的測量能力。
　　 二氧化碳是最重要的溫室氣體，它也是一些行星(例如火星和金星)大氣的主要成分，近紅外的CO2光譜對行星大氣的同位素豐度和云層光學厚度等的研究非常重要，但是目前CO2同位素的近紅外振轉(zhuǎn)光譜的實驗研究存在很大的空白。本章主要研究了CO2分子17O或

4、18O取代的同位素分子的振轉(zhuǎn)躍遷光譜。實驗中我們對約400條譜線進行了分析，得到了10052和10051等譜帶的光譜參數(shù)。
　　 氫氣是最簡單的中性分子，也是檢驗各種量子化學理論和計算方法的最佳體系之一。我們利用恒溫超穩(wěn)的Fabry-Perot標準具，將頻率的測量精度提高到亞MHz水平，用CRDS方法測量了H2分子電子基態(tài)第二泛頻的電四極矩躍遷光譜。通過線型擬合，我們得到了譜線的強度、位置、壓力位移和加寬、Dick收縮效應等信息