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受激拉曼散射
來源:互聯網

受激拉曼散射是一種非線性光學效應,它發生在高強度激光與物質分子之間強烈的作用下,使得散射過程呈現出受激發射的特征。這種散射光被稱為拉曼散射光。受激拉曼散射具有閾值特性,類似于激光器,只有達到一定的泵浦功率才能產生。

發現歷史

受激拉曼散射現象最早由伍德伯里(Woodburry)和恩戈(Ng)在1962年偶然發現。他們當時正在研究使用硝基苯作為Q開關的紅寶石激光器的克爾盒。通過實驗,他們觀察到了從克爾盒發出的強紅外輻射信號,波長為767.0納米。盡管理論上紅寶石激光器只能輸出694.3納米的譜線,但在加入硝基苯克爾盒后,除了原有的譜線外,還出現了新的767.0納米譜線。經過深入研究,他們確認了這條新出現的譜線屬于硝基苯獨有的拉曼散射斯托克斯譜線。隨著激光功率密度的增加,767.0納米譜線的強度顯著增強,且具有良好的方向性和較窄的譜線寬度,表明此時的輻射已經轉變為受激輻射。

工作介質分類

為了產生受激拉曼散射,工作介質應具備以下條件:對泵浦光和SRS光的高度透明性、較大的散射界面以及能夠承受較高入射泵浦強度的能力。常見的用于產生受激拉曼散射的工作物質包括:

液體

主要包括苯(C6H6)、二硫化碳(CS2)、四氯化碳(CCl4)、丙酮、二甲亞砜等多種有機液體。這些液體具有較大的拉曼散射截面和已知的散射頻移譜線,這些頻移對應著液體分子的振動拉曼躍遷。

固體

主要采用金剛石、方解石、鈮酸鋰、硝酸鋇、鎢酸鋇等單晶體制成。此外,還包括光學玻璃和光學玻璃纖維等介質。這些固體的散射頻移對應的是分子或玻璃體網絡單元的振動拉曼躍遷。

氣體

高效SRS可以在多種分子氣體(如氫氣、氘氣、氮氣、甲烷、六氟化硫等)系統中產生。這些氣體的受激拉曼散射可以基于分子的振動、振-轉或純轉動拉曼躍遷。通常需要在數十個大氣壓以上的壓力下操作,以獲得更高的增益系數。另外,使用某些金屬原子蒸汽也可產生相應的受激拉曼散射。

半導體

在外部直流磁場作用下的某些半導體介質(如銦銻晶體),可以通過導帶電子在其塞滿分裂子能級(朗道能級)之間的躍遷實現所謂的受激自旋反轉拉曼散射。這種特殊的受激散射特點是散射頻移可以通過改變外加磁場強度來進行連續調諧。

參考資料 >

受激拉曼散射.百度文庫.2024-10-29

受激拉曼散射效應.百度文庫.2024-10-29

受激拉曼散射的起源.百度文庫.2024-10-29

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