许 朋

(皖北卫生职业学院 公共基础部，安徽 宿州 234000)

波长3～5 μm的中红外激光处于大气传输窗口，是覆盖众多分子的振动光谱，在环境污染物检测、通信、医学等领域有着广泛的应用前景。产生中红外激光的方法有很多，周松[1]等人分析了中红外固体激光技术研究进展；薛艳艳[2]等人分析了中红外波段激光晶体的研究进展；何洋[3]对半导体泵浦铯蒸汽脉冲激光与多波长输出特性进行了研究；Aghbolagh[4]等人利用N2O气体产生了4.6 μm激光。文献[3]中较为详细的研究了852 nm激光泵浦铯蒸汽产生蓝光和中红外光的阈值条件和相对强度。

铯原子多个能级之间的跃迁波长处于红外波段[5]，是适合产生红外激光的碱金属之一。根据铯原子能级的特点，本文提出利用3束泵浦激光产生3011 nm激光的方案：方案一采用5D3/2(F=2)-6P1/2(F=3)跃迁产生3011 nm激光，以此研究能级布居几率随泵浦激光拉比频率的变化；方案二采用5D3/2(F=5)-6P1/2(F=4)跃迁产生3011 nm激光，以此研究能级布居几率随泵浦激光拉比频率的变化。

1 泵浦方案一分析

方案一采用5D3/2(F=2)-6P1/2(F=3)跃迁产生3011 nm激光，与铯原子红外激光相关的铯原子部分能级简图如图1所示。

图1 铯原子部分能级简图

为了简化描述，图1中相关的能级同时用|i〉表示。激光1把处于1能级的原子泵浦到5能级，之后激光2把处于5能级的原子泵浦到9能级。处于9能级的原子部分跃迁到3能级，3能级的原子部分跃迁到1能级。在激光1和激光2泵浦的过程中，有部分原子跃迁到2能级而脱离循环，用激光3把跃迁到2能级的原子泵浦回1能级。……