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二十纪世的后半叶人们在激光科学技术领域取得了令人注目的进展。新型激光介质的发展在这个领域占有重要的地位,而探索新型激光介质又是研究新的激光系统的重要基础。本文的主要目的是从理论和实验两个方面探索一种可能的、新型激光介质—(N2)2二聚物。 首先计算了属于C2vz、D∝h、C2vx、C2h、D2d和D2h等不同群构型的(N2)2二聚物的势能曲线。采用Hartree-Fock-Roothan(HFR)方程以及多体微扰理论(MBPT)计算了(N2)2二聚物基态的势能曲线(本文采用Gaussian94程序进行这些理论计算)。MP2/6-311++G**、DFT(DFT/B3LYP)和DFT/B3PW91等方法的计算结果表明D2h群是在所研究的0.1200nm≤R≤0.2500nm区域范围内唯一一个非常稳定的构型。除此之外,还采用BSSE方法对属于D2h对称群的大多数稳定激发态进行了计算。BSSE方法对不同能级的计算结果要比采用从头计算(ab initio)以及DFT(Density Functional Theory)方法计算的结果要小。 对上面所提到的(N2)2的各种对称群,采用CIS/6-31G**和CIS/6-311++G**理论计算了它的五个最低激发态的势能曲线。 计算结果说明大多数对称群的激发态在所研究的区域内是排斥的。从头计算也表明在这些(N2)2二聚物的激发态之间存在一些电偶极矩允许的跃迁,其中D2h对称群的(N2)2二聚物的两个激发态a1B2g和a1B3u之间存在很强的电偶极跃迁,波长336.21nm(振子强度f=0.1247)是此跃迁中强度最大的电偶极跃迁。进一步研究发现这个跃迁是一个类准分子跃迁,并理论计算了这个跃迁的发射谱,光谱范围在245nm-700nm之间。 另一方面,观测了微波(2.45GHz)放电下(N2)2二聚物的发射谱即在纯氮分子气体中第二正辐射系统的蓝移谱带。实验观测谱同理论计算结果吻合得非常好。另外,没有发现对应于(N2)2二聚物的Δv=+4,+3,+2,+1,以及Δv=-5,-6,...,-17的发射谱。 本论文研究的第二部分是对该类-准分子二聚物位于波长336.21nm处跃迁的增益特性研究。利用电子密度是微波激励输出功率平均值的函数估算了(N2)2二聚物在336.21nm处的小信号增益系数,估算结果是1.15%cm-1。同时实验上采用放大自发辐射方法测量了位于336.21nm处的小信号增益系数,并测量了小信号增益系数随微波功率和充入氮气压变化的情况。当所充的高纯氮气压为1230.64Pa、微波源激励功率为500W时,小信号增益系数最大,为1.19%cm-1。同时还注意到在相同的实验条件下,沿放电管的截面的不同位置,测量得到的小信号增益系数不相同。 在同样的激励条件下以及谐振腔存在的情况下,观察到了线宽变窄的现象。当输出镜的透过率为1.7%时,实验观测到线宽减小了2.24,由此估计输出的激光功率是4.14mW。