实验探索
目前对化学反应控制的实验开展仍处于起步阶段。检验 Pump-dump 方案的成功的实验报道很少,Scherer 等 1990-1991 年用荧光检测方法做了碘分子的 Pump-dump 实验,观察到产物在两个激光脉冲相位锁定下的产物产生的相干增强和减少,初步证实理论的设想可以实现。但他们发现,简单地用不相干的两脉冲去 pump、dump 往往不能有效地激发到上能态,显著改变布居数,除非用功率很强的激光脉冲,才能获得足够的布居数;并且 pump 和 dump 脉冲必须准确作用在同一个分子,才能最后影响产物分布。这些在实验中都是不容易做到的。
为了提高激发效率,可以对 pump 和 dump 脉冲进行波形设计。但通常要求的最佳光场大都具有复杂的时间、空间结构,实验室产生这样的脉冲还需要更好的技术,不过人们也确实正在为此努力。目前只能退而
求其次,理论上采用各种近似设计出简单一些的光场;实验上采用能产生的最接近的光场,有时就干脆一律用固定的自然高斯波形。
在 Rice 等的 pump-dump 方案中以及许多计算机模拟中,考虑的都是相干的 pump、dump 脉冲系列,即 dump 脉冲的相位与 pump 脉冲的相位必须锁定,以便在 pump 脉冲激发的波包演化了一定时间后具有合适的相位时最有效地 dump 下来。但一般的实验中不容易做到,必须用特别的方法才能产生相位锁定的脉冲系列。一种可能的出路是利用相位相干的同频多光子系列,通过 pump 和 dump 不同的多光子过程或非线性光学过程来利用它们的量子干涉效应。另一种办法是从时间上分离同一个脉冲的不同频率成分( chirped pulse)。所有这些原因,是目前化学反应的Pump-dump 控制实验的困难所在。
检验 Brumer-Shapiro 的 Coherent Control 方案的实验也不多,见到报道的有 1990 年 Chen 等人做的 Hg 原子的多光子电离,从电离信号可以明显看出基频三光子共振和三倍频单光子过程的量子干涉轮廓,而且能改变相位使得电离信号随之改变。还有 1991-1993 年 Cordon 等人做的HCl 和 CO 的类似的多光子电离实验。由此可看出这方面的实验技术的成功是有希望的,但这些都是单通道产率的振荡现象,迄今还没有成功的技术用于控制实际反应的不同通道的相对产率。
Coherent Control 方法关注的是体系本征态的性质,和实际发生反应的图像很不一样,很难体现实际体系复杂势能面多维结构的影响。尤其是要找到相干光子通过不同的途径实现同一光学过程很不容易,一般都要涉及到高阶非线性光学过程,效率低,限制条件多。这样一些困难都使得这方面的实验进展赶不上理论建议和计算机模拟。