因其高强度、高单色性、高方向性和高相干性等特点,激光是研究光与物质的相互作用,从而认识物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。相比于使用普通光源的传统光谱技术,以激光为光源的激光光谱技术在灵敏度和分辨率方面有了质的飞跃。

激光的高强度不仅是激光光谱高灵敏度的保证,而且随着强度极高、脉冲宽度极窄(如飞秒、阿秒)激光的获得与应用,对多光子过程、非线性光学过程以及原子分子被激发后的弛豫过程等的认知成为可能,人们有机会目睹强场中原子、分子中的各种全新物理现象。

激光的高单色性一方面省去了诸多单色器或分光装置的使用,另一方面使得有选择性的探测或激发成为可能,从而有效地抑制或消除背景干扰,为高分辨、高灵敏度的激光光谱技术提供了重要保证。

激光的高方向性使得往复式光路设计成为可能,是特殊场景下小体积、长光程、高灵敏度新型激光吸收光谱技术快速发展的重要前提。激光的相干性使得人们有可能通过调控激光实现光束整形以实现激光加工、激光武器等,通过调控激光产生光阱形成光镊从而实现微粒的俘获,通过调控激光的光强与相位等实现自由空间光通信等。

此外,飞秒或阿秒超短脉冲激光的获得,还为研究光与物质相互作用的瞬态过程提供了强有力的工具,打开了关于物质分子激发态寿命以及气、液、固相中原子、分子和离子激发弛豫过程等研究的全新视野。……