HAL Id: jpa-00225083
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Submitted on 1 Jan 1985
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IR STIMULATED EMISSION ON THE 2
→ 1
VIBRATIONAL TRANSITION OF CO AND NO IN
SOLID N2
J. Galaup, J. Harbec, J. Zondy, R. Charneau, H. Dubost
To cite this version:
JOURNAL
DEPHYSIQUE
Colloque C7, suppl6ment au nOIO, Tome 46, octobre 1985 page C7-299
IR
STIMULATED EMISSION ON T H E
2 +1
VIBRATIONAL TRANSITION OF C O AND
NO IN S O L I D N 2
J.P. Galaup, J.Y. ~ a r b e c + , 5.3. Zondy, R. Charneau and H. Dubost
J,aboratoire
dePhotophysique MoZgcuZaire du
C . N . R.S.
++,BCtiment
21 3,Universite' de Paris-Spd,
91405Orsay Cedex, France
Resume
-
Au moyen d ' u n l a s e r a c e n t r e s c o l o r e s u t i l i s a n t u n c r i s t a l d e K C 1 : L i e t 6 m e t t a n t e n c o n t i n u modulC, o n pompe o p t i - q u e m e n t La p r e m i e r e t r a n s i t i o n h a r m o n i q u e v i b r a t i o n n e l l e de l ' e t a t C l e c t r o n i q u e f o n d a m e n t a l de 1 3 ~ ' ' 0 o u d e 1 4 N 1 6 0 i s 0 1 6 e n m a t r i c e d ' a z o t e a b a s s e t e m p e r a t u r e . L ' e v o l u t i o n t e m p o r e l l e de l a f l u o r e s c e n c e I R i n d u i t e e s t t o u t a f a i t i n h a b i t u e l l e : d e s p i c s i n t e n s e s e t c o u r t s s o n t s u p e r p o s e s a u n f o n d de f l u o r e s c e n c e ce q u i s u g g e r e L ' i n t e r v e n t i o n de p r o c e s s u s d ' e m i s s i o n s t i r n l i l e e . On d i s c u t e b r i e v e m e n t de La f a i s a b i l i t e de L a s e r s v i b r a t i o n n e l s a l ' e t a t s o l i d e . A b s t r a c t-
A C V - m o d u l a t e d c o l o r - c e n t e r l a s e r u s i n g a K C 1 : L i c r y s t a l pumps o p t i c a l l y t h e f i r s t o v e r t o n e t r a n s i t i o n o f t h e e l e c t r o n i c g r o u n d s t a t e o f 1 3 c " 0 o r 1 4 t 4 1 6 0 d i l u t e d i n a N2 m a t r i x a t Low t e m p e r a t u r e . I n d u c e d I R - f l u o r e s c e n c e s h o w s a n u n - u s u a l t i m e d e p e n d e n c e : i n t e n s e a n d s h o r t s p i k e s s u p e r i m p o s e d o n t o a f l u o r e s c e n c e b a c k g r o u n d a r e e m i t t e d , i n d i c a t i n g t h a t s t i - m u l a t e d e m i s s i o n o c c u r s . The f e a s i b i l i t y o f s o l i d s t a t e v i b r a - t i o n a l l a s e r s i s b r i e f l y d i s c u s s e d . We h a v e s t u d i e d l a s e r i n d u c e d v i b r a t i o n a l f l u o r e s c e n c e o f m a t r i x - i s o - L a t e d C O a n d NO i n t h e 5 . 4um
s p e c t r a l r e g i o n . Renewed p o s s i b i l i t i e s a r e a l l o w e d o w i n g t o t h e d e v e l o p m e n t o f c o l o r - c e n t e r l a s e r s (CCL). S e v e r a l t e n s o f mW o f t u n a b l e r a d i a t i o n i n t h e 2.2 t o 3.3um
r a n g e a r e now a v a i l a b l e f r o m t h e C W F ~ ( 1 1 ) - c e n t e r l a s e r . T h e r e f o r e , o p t i c a l p u m p i n g o f v i b r a t i o n a l l e v e l s becomes p o s s i b l e f o r s e v e r a l d i a t o m i c s p e c i e s t h r o u g h t h e i r f u n d a m e n t a l ( H F , O H - ) o r t h e i r f i r s t o v e r t o n e (NO, CO, CN-1 t r a n s i t i o n s . I n t h e p r e s e n t p a p e r , we r e p o r t o n o b s e r - v a t i o n s a c h i e v e d o n t h e f o l l o w i n g s y s t e m s : N2:NO a n d N 2 : 1 3 ~ 1 8 0 . We h a v e s t u d i e d t h e I R - f l u o r e s c e n c e i n d u c e d b y t h e o p t i c a l p u m p i n g o f t h e f i r s t v i b r a t i o n a l o v e r t o n e o f t h e g u e s t m o l e c u l e u s i n g a K C 1 : L i c o l o r c e n t e r l a s e r . NO c a n b e pumped a t 2.69 pm a n d 1 3 c " 0 a t 2.47 pm, a t t h e c e n t e r a n d o n t h e b l u e e d g e o f t h e g a i n c u r v e o f o u r It? l a s e r , r e s p e c t i v e l y . E x p e r i m e n t a l d i f f i c u l t i e s e n c o u n t e r e d w i t h t h e N2:NO s y s t e m , m a i n l y c o i n c i d e n c e s w i t h a t m o s p h e r i c w a t e r L i n e s o r f l u o r e s - c e n c e q u e n c h i n g d u e t o NO d i m e r s a r e t o t a l l y a b s e n t i n t h e c a s e o f C O . I n a d d i t i o n , ' 3 ~ ' 8 0 b e i n g t h e h e a v i e s t i s o t o p e , v i b r a t i o n a l e n e r g y t r a n s f e r t o L i g h t e r C O s p e c i e s i s p r e v e n t e d . I n b o t h c a s e s , t h e l a s e r i n d u c e d I R f l u o r e s c e n c e s h o w s a n u n u s u a l t i m e d e p e n d e n c e . S h o r t a n d i n t e n s e s p i k e s s u p e r i m p o s e d o n a f l u o r e s c e n c e b a c k g r o u n d h a v e b e e n r e c o r d e d . T h e y a r e c o n s i d e r e d a s t h e e x p e r i m e n - t a l e v i d e n c e f o r t h e o c c u r r e n c e o f s t i m u l a t e d e m i s s i o n b e t w e e n t h e +present address : DQpartement de Physique, U n i v e r s i t Q de M o n t r s a l , case p o s t a l e 6j28, succursale "A" MontrBal, QuiSbec, Canada H3C 357+ + ~ a b o r a t o i r e associQ 5 1 1 U n i v e r s i t 6 de Paris-Sud
C7-300
JOURNAL
DEPHYSIQUE
d i r e c t l y pumped v=
2 l e v e l a n d t h e i n i t i a l l y e m p t y v=
1 L e v e l . Re- s u l t s o n t h e N2:NO s y s t e m h a v e b e e n p u b l i s h e d i n d e p e n d e n t l y ( ' ) . Re- c e n t l y , L a s i n g a n d s p i k i n g e m i s s i o n f r o m a KBr:CN- h a v e b e e n r e p o r t e dC2).
T o g e t h e r w i t h o u r r e s u l t s , t h e f e a s a b i l i t y o f s o l i d - s t a t e v i b r a - t i o n a l L a s e r s i s d e m o n s t r a t e d . To d a t e , L a s i n g i s r e s t r i c t e d t o v e r y l o w t e m p e r a t u r e s i n i o n i c ma- t r i c e s a n d i n m o l e c u l a r h o s t s a s w e l l . T h i s i m p o r t a n t p o i n t i s d i s - c u s s e d h e r e a n d h i g h e r o v e r t o n e p u m p i n g scheme i s t e n t a t i v e l y p r o p o - s e d f o r o p e r a t i o n a t h i g h e r t e v p e r a t u r e s . EXPERIMENTAL S a m p l e s o f 1 3 ~ 1 s 0 o r ' ' ~ ~i n N2 ~ 0w e r e p r e p a r e d w i t h t h e u s u a l p r o - c e d u r e b y s p r a y i n g t h e g a s e o u s m i x t u r e a t t h e d e s i r e d c o n c e n t r a t i o n r a t i o o n t o a g o l d - c o a t e d m i r r o r h e l d a t L i q u i d h e l i u m t e m p e r a t u r e . H i g h p u r i t y g a s e s N2 ( 9 9 . 9 9 8 % ) a n d NO ( > 9 9 . 9 % ) w e r e s u p p l i e d b y L ' A I R L I Q U I D E Co. I s o t o p i c a l l y e n r i c h e d C O ( 9 0 % 1 3 c , 9 5 % " 0 ) was p u r c h a s e d f r o m PROCHEM, U.K..
NO was d i s t i l l e d i n o r d e r t o r e m o v e t r a c e s o f N20 a n d NO2 ; o t h e r g a s e s w e r e u s e d w i t h o u t f u r t h e r p u r i - f i c a t i o n . T e m p e r a t u r e o f t h e s a m p l e s c o u l d b e c o n t i n u o u s l y v a r i e d f r o m 2 . 6 K.C7-304 JOURNAL
DE
PHYSIQUE a t h i g h e r t e m p e r a t u r e s c o u l d b e a c h i e v e d b y o p t i c a l p u m p i n g t h r o u g h h i g h e r o v e r t o n e s . I n d e e d , d i r e c t p u m p i n g o f a v i b r a t i o n a l l e v e l w i t h v > 2 w i 1 1 r e s u l t i n s t i m u l a t e d e m i s s i o n o n t h e v + v - 1 t r a n s i t i o n . The p o p u l a t i o n i n v e r s i o n b e t w e e n v a n d v - 1 w o u l d t e n d t o b e d e s t r o y e d b y t h e p r o c e s s : w h i c h h a s a n a c t i v a t i o n e n e r g y AE = ( v - l ) . A E . REFERENCESJ.P. Galaup, J.Y. Harbec, R. Charneau and H. Dubost, Chem. Phys. Lett., i n press.
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R.
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