Abstract
二氧化碳雷射是中紅外波段 9至11微米間重要的雷射光源. 由於二氧化碳 的基頻帶雷射譜線可以利用4.3-微米飽和螢光來穩頻, 故大部分的基頻帶 譜線的躍遷頻率已被精確地測量, 其精確值約為5kHz.所以二氧化碳的基 頻帶雷射譜線能夠被廣泛地應用在高解析雷射光譜, 以及雷射頻率的測 量上. 另一方面, 二氧化碳的非基頻帶雷射譜線卻因缺乏較好穩頻方法, 而使得其應用受到極大的限制. 本論文主要的目地即在發展適於非基頻帶 譜線的穩頻方法, 並進而精確地測量其躍遷頻率, 以使得非基頻帶二氧化 碳雷射能夠更為廣泛地應用在高解析雷射光譜上.為了能有較多的非基頻 帶雷射譜線輸出, 我們於美國的國家標準及技術研究所, 在Dr. Kenneth M. Evenson的指導下, 組裝了一台高解析及高增益的二氧化碳雷射. 此雷 射的輸出譜線, 在更換不同的雷射光柵下, 除了我們預期的序頻帶雷射譜 線以及10微米的熱頻帶譜線外, 我們亦首次觀測到三種新的二氧化碳雷射 頻帶, 即 9微米的熱頻帶譜線以及兩種11微米序熱頻帶. 另外此雷射亦有 高轉動量子數(J= 66)的基頻帶雷射譜線輸出, 以致於填滿了二氧化碳雷 射在9與10微米間的間隙. 總計此雷射的輸出譜線數目為286條. 利用9微 米熱頻帶二氧化碳雷射做為遠紅外雷射的激發光源, 我們觀測到25條新的 甲醇遠紅外雷射以及3條新的重水遠紅外雷射.我們設計了可加熱的縱式螢 光收集室, 以應用於改良式的4.3-微米飽和螢光穩頻方法. 利用此法穩頻 的非基頻帶雷射其頻率的穩定度可達20 kHz以內. 接著我們測量了大部分 的非基頻帶雷射躍遷頻率,並且重新擬合各頻帶的分子常數. 一般而言新 的分子常數的準確度較舊值改進了一個數量級. 另外我們亦測量高轉動量 子數的基頻帶雷射躍遷頻率. 由於此測量的結果改進了原本用來作為參考 值的基頻帶雷射躍遷頻率, 因此一個新的且全面性的分子常數擬合正由 Dr. Arthur G. Maki進行中. 總結來說, 由於穩頻方法以及雷射頻率的改 進 (20 kHz以內), 我們認為對於高解析雷射光譜而言, 非基頻帶二氧化 碳雷射已是相當好的中紅光源.