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能量积聚碰撞(EPC)作为原子与场相互作用的一种特殊形式,不仅是提供原子结构及原子之间相互作用信息的有效手段,对激光辐射下的化学反应动力学过程,原子分子物理及星际空间过程物理本质的理解具有重要意义；它也是提供短波长辐射的有效手段,为人们寻求新型紫外激发光源的高技术研究开辟新的道路。
采用实验与理论结合的方法,阐明能量积聚碰撞过程依赖于外界条件(样品温度,激发光功率)变化的理论机制,主要研究工作为:在钠原子蒸气中,利用窄线宽连续激光(CW)共振激发钠原子D1线,观察到产生于钠原子共振激发态能量积聚碰撞效应布居的高激发态5S、5P、4P、4D向下能级跃迁的荧光信号,记录了不同温度和激发光功率条件下各信号的激发谱和荧光谱；继而在理论上提出了从共振激发动力学角度考虑的近似二能级系统碰撞转移模型假设,运用与之相联系的速率方程对实验结果作了较详细分析,理论计算得出的碰撞转移速率随激发光功率及温度的变化趋势与实验规律一致,并对这一变化因为给出了物理作用机制上的解释。
为明确钠原子能量积聚碰撞过程中第一激发态两精细能级对于上态布居的贡献,实验研究了共振激发钠原子D1线时,产生于共振激发态与基态原子间激发能量转移碰撞(ETC)布居的3P3/2态荧光随激发光功率及温度的变化特性,发现适当提高激发光功率可延缓共振态辐射自囚禁效应的产生,得到了在这一特定功率和温度范围内到3P3/2态的碰撞转移速率的变化趋势,三能级系统的碰撞理论模型很好地解释了这一实验结果。
本文就在高温度条件下,实验观察到的Na原子能量自囚禁加剧特征,出现原子加速的光谱行为,并导致零速度原子碰撞转移到高激发态的速度减少等现象,首次从原子内能碰撞转移的角度,分析了原子速度分布变异的机理--由于原子内部能量自囚禁,使得原子在各能态上的分布不再符合麦克斯韦速度分布律。
同时还在实验过程中,对Na样品更高温度下,在双光子探测、强耦合场驱动的A-型能级体系中,于基态和低激发态之间加入一个驱动场进行了研究,并应用密度矩阵方程研究了驱动场对双光子探测的电磁感应透明和Autler-Towns分裂的影响,数值和解析计算结果表明,三光子干涉项会造成Autler-Towns分裂的破坏(线型不对称)；随着驱动场强度的远远增大,由于功率加宽,将会使EIT透明程度减弱。