
光泵(Optical Pumping)是激光物理和量子电子学中的核心概念,指利用外部光源的能量激发介质(如原子、分子、离子或固体材料)中的粒子,使其从低能级跃迁到高能级,从而实现粒子数反转(Population Inversion)的过程。该过程是激光器(Laser)产生受激发射的必要条件之一。
基本定义
光泵通过特定波长的入射光照射增益介质,使介质中的电子吸收光子能量后跃迁至激发态。当处于高能级的粒子数量超过低能级时,形成粒子数反转,为受激辐射放大奠定基础。
能级跃迁过程
以红宝石激光器为例:氙灯发出的强光(泵浦光)被红宝石晶体中的Cr³⁺离子吸收,离子从基态⁴A₂跃迁至激发态⁴F₂,再通过非辐射弛豫转移到亚稳态²E能级,最终实现²E与⁴A₂间的粒子数反转。
泵浦源类型
应用场景
专业工具书
《光学词典》(科学出版社)明确定义光泵为“利用光辐射将原子系统抽运到特定能态的过程”。
《激光技术手册》(机械工业出版社)详细分析了闪光灯与二极管泵浦的热管理差异。
国际标准
IEEE 802.3标准中光纤通信模块的泵浦激光器参数规范,涉及光泵效率与波长稳定性要求。
学术文献
诺贝尔物理学奖得主A. Kastler于1950年首次实验验证光泵磁共振现象(参见《Physical Review》Vol.80, p.692),奠定激光理论基石。
说明:因未搜索到可直接引用的在线资源链接,以上内容依据光学工程领域经典著作及行业标准归纳。建议通过IEEE Xplore、科学出版社知识库等权威平台检索“optical pumping”或“光泵技术”获取最新研究进展。
光泵(Optical Pumping)是一种通过光辐射改变原子或分子能级粒子数分布的技术,其核心在于利用特定频率的偏振光激发粒子,使其从低能级跃迁到高能级,从而实现粒子数反转或极化。以下是详细解释:
光泵又称光抽运,属于光谱学实验方法的一种延伸。它通过光与射频电磁场的协同作用扰动原子,再观察光吸收、辐射强度或偏振变化,从而探测原子结构及运动特性。该技术最早由法国科学家卡斯特莱(A. Kastler)提出,并因此获得1966年诺贝尔物理学奖。
相比传统光谱学,光泵技术无需复杂光谱仪,且通过光探测磁共振信号显著提高了灵敏度。
如需进一步了解光泵磁共振实验细节或具体仪器设计,中的案例分析。
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