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激光谱线展宽的原因是什么?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-05-16 13:16:42

这个答案将是简短的,不包含我通常会放入的细节。我不想让阅读变得太难。我会尽量让事情简单一点,这样做的话,就会有一些事情导致你得出错误的结论。

造成线宽的主要原因有两个。

1、多普勒展宽。简单的想法(不完全正确)是一个原子振子是一个给定谐振频率的简谐振子,这个频率在参考系中振子是静止的。然而,在任何时刻,原子在实验室参考系中都有一个速度分布,所以频谱被多普勒变换成一个速度分布。

2、压力或碰撞变宽。碰撞发生得如此频繁,以至于在光子发射的过程中,发射被碰撞打断。这一过程导致最终光子关闭频率增加的可能性。

这两种效应的组合光谱被称为Voigt剖面。在没有选择性激光谐振器(通常是一对镜子)的情况下,光谱将是Voigt剖面。然而,激光谐振腔通常具有横向和纵向模式,这些模式与原子线轮廓相结合来确定激光光谱。

作为补充,我要提到的是,有不止一条原子线,因此,对于共振器允许的每个原子线,这条线的加宽都是重复的,这些线可以以复杂的方式相互作用。

很久以前,当我只有26岁的时候,我有幸被选为激光模式-媒体匹配项目的首席研究员。在那个项目中,我学到了很多关于激光模式和线展宽的知识,有些在课本中是找不到的。但我就不赘述细节了。我们可以说,探索新领域既有趣又具有挑战性,只要在正确的地点和时间就可以获得回报。
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