流动与化学激光器中的渡越加宽效应：线型与线宽变化

本文主要探讨了流动和化学激光器中非均匀加宽介质中出现的渡越加宽效应。非均匀加宽是指在激光作用区域内的气流介质由于速度不均而产生的谱线宽度变化，这种现象对于理解激光光谱特性至关重要。文章首先指出，在流动气体激光器和化学激光器中，高速流动会显著影响增益饱和规律，导致谱线线型不同于无流动情况下的多普勒线型。尽管通常多普勒效应占据主导地位，但当流动速度足够快，使得渡越时间（粒子通过激光作用区的时间）与碰撞弛豫时间相比变得重要时，渡越加宽的影响不容忽视。 作者导出了谱线线型函数的积分表示形式，特别在高速流条件下，得到了中心频率附近线型函数的近似表达式。通过等效线宽近似，作者揭示了渡越加宽如何使得谱线宽度随着流速的增加而呈现明显的增长关系。此外，文章还讨论了激光腔的菲涅尔数，这是一种衡量激光能量传输效率的物理量，它在确定渡越加宽是否起作用时起到了关键作用。当激光腔的菲涅尔数满足一定条件时，渡越加宽才会显现出来，否则多普勒效应通常会掩盖它的影响。 本文的主要贡献在于扩展了对渡越加宽效应的理解，特别是在多普勒效应依然存在的情况下，它对非均匀加宽谱线线型和线宽的影响。这对于设计和优化流动和化学激光器的性能具有实际意义，因为理解和控制这些效应有助于提高激光器的稳定性和输出光谱的质量。通过深入研究这些现象，可以更好地调控激光器的输出特性，以满足特定的应用需求。