激光波长对拉曼散射水温遥感系统测温精度及探测深度的影响

机载激光拉曼散射雷达技术可以快速获取次表层海水温度的三维分布,具有重要的实用价值和经济价值.首先,从理论上分析了水的伸缩振动拉曼谱峰值位置和半高全宽与激发波长之间的对应关系,发现随着激发波长的增大,拉曼峰逐渐向长波方向移动,且拉曼光谱半高全宽显著增大.然后,实验测量了不同温度下450 nm激光和532 nm激光激发的水的拉曼光谱,对比验证了上述理论分析结果.并采用单高斯峰拟合法分析了两组拉曼光谱,拟合出高斯峰峰值位置与温度之间的关系,分析了激发波长对温度测量精度的影响.研究发现,采用较长波长的激发光可以提高拉曼光谱的测量精度,从而改善测温精度.最后,建立了拉曼散射雷达方程,分析了拉曼散射系数与激光波长之间的关系,研究了激光波长对雷达系统探测深度的影响.结果表明,激光波长对雷达系统探测深度有很大的影响,采用480 nm以下波长的激光时雷达系统探测深度较大,而采用长波段激光时雷达系统探测深度会大幅降低.实际系统设计中选取激光光源时需要综合考虑上述两方面的影响.     

两种激发波长下蔬菜水果的拉曼光谱对比研究

本文通过改变不同的激光光源波长,测试分析了一系列蔬菜水果表面的拉曼谱。比较514.5nm和1064nm波长下的拉曼谱,发现514.5nm激发下许多蔬菜水果的拉曼谱均出现胡萝卜素的共振拉曼光谱,同时有很强的光荧光。更换成1064nm的近红外激光波长后,基本消除了光荧光和共振效应的影响,可用来测量蔬菜水果的有效成分,而514.5nm激发下只出现胡萝卜素的光谱,为区分蔬菜水果表面的外来物质,如农药,提供了很大的方便。     

一种用多色光作为激发源产生拉曼光谱的新算法

探讨用多色光代替激光作为拉曼光源的新型拉曼光谱仪的可能性。根据拉曼光谱原理, 并通过数学分析, 发现当用多色光照射在样品上时, 所得到的散射光经散射频率校正后在不同频率上的强度分布可以写成样品的Raman-Rayleigh联合散射谱和激发光光源的功率谱的卷积。利用傅里叶变换算法,有可能从多色光照射样品所得到的散射光谱中导出样品的拉曼光谱。基于上述原理,可能发展出不用激光的新一代拉曼光谱仪。     

苯丙氨酸银溶胶表面增强拉曼光谱的研究

研究了银溶胶与L-苯丙氨酸溶液体系的表面增强拉曼光谱(SERS),增强效果明显,L-苯丙氨酸在银溶胶中的SERS光谱与苯丙氨酸固体常规拉曼光谱相比,主要峰位置基本一致,但某些峰发生了频移,相对强度也发生了一定变化。探讨了三种不同的激发光源对SERS光谱强度的影响。用不同光源测定,其SERS光谱图中各峰位置基本不变,但峰强度有明显变化。在实际工作中应根据需要选择合适的光源,一般情况下以514.42 nm为佳。不同浓度的苯丙氨酸在银溶胶中产生的表面增强拉曼光谱有明显的差别,浓度太大或太小都不利于SERS光谱的产生,溶液浓度在1×10-3mol·L-1时SERS最强,增强效果最好。体系的pH对增强效应亦有较大的影响,在pH为8时增强效应最强,这是pH对银溶胶的凝聚状态和苯丙氨酸分子存在状态综合影响的结果。     

拉曼光谱法计算多孔硅样品的温度

利用457.5nm固体激光器作为激发光源，得到了在不同功率激发下的多孔硅样品的拉曼光谱以及一些谱峰参数随功率的变化关系. 在从前的理论研究中，认为是由于激光功率的增大导致样品局域温度升高，从而使样品局域粒径变小，并由此引起了一系列谱峰参数的变化. 分别由520cm^-1和300cm^-1附近得到的随功率变化的拉曼谱图，详细讨论并计算了激光功率对多孔硅样品局域温度的定量影响，为拉曼光谱用于样品温度的定量测量奠定了实验基础. 关键词： 拉曼光谱 多孔硅 激光功率 样品温度     

通过拉曼光谱研究粉煤灰空心微珠的结构特征和光谱特性

采用激光拉曼方法,对粉煤灰空心微珠的结构特征进行了研究,得到空心微珠不同聚焦层面、环境相对湿度和激光激发功率等条件下的拉曼光谱。结果表明:粉煤灰空心微珠的空心结构是共振拉曼光谱形成的前提条件,环境相对湿度和激光激发功率对共振拉曼光谱的形成没有影响。由于粉煤灰空心微珠内部孔径和壁厚的差别,形成了不同峰间距的共振拉曼光谱。通过共振拉曼光谱的峰间距来筛选用于制备吸波材料的粉煤灰空心微珠,对于提高吸波材料的性能有很大的帮助。     

基于光纤拉曼放大的级联式全光纤1020nm光源

设计并制作了输出功率为196 mW的级联式全光纤1020 nm光源.该光源采用光纤拉曼放大器与掺镜光纤放大器级联的放大方案,实现了对低功率1020 nm种子光的放大.在光纤拉曼放大级,采用了3段不同长度的拉曼增益光纤进行了对比实验,比较了一定信号光功率和抽运光功率下拉曼增益光纤长度对光纤拉曼放大级输出功率的影响;测量了...     

激光诱导多孔硅晶格畸变的Raman光谱和光致发光谱研究

研究了掺钛水热法制备多孔硅的Raman光谱和光致发光谱.实验发现,当激光功率较低时,多孔硅的Raman光谱在略低于520cm^-1附近表现为一锐的单峰,和晶体硅的Raman光谱类似.随激光功率增大,该单峰向低波数移动,Raman和光致发光峰的强度与激光强度的一次方成正比.当激光功率增大到一定值时,该单峰分裂成两个Raman峰,光致发光谱的强度突然增大,与激光强度之间不再满足一次方的关系,位于低波数一侧的Raman峰随激光功率增大进一步向低波数移动.多孔硅Raman光谱随激光功率的变化是 关键词： 多孔硅 Raman光谱 光致发光     

纳米晶Y_2O_3:Eu~(3+)的反常拉曼散射(英文)

作者用燃烧法制备了8nm-50nm的系列纳米晶Y2O3:Eu3+,利用XRD谱确定了纳米晶的晶体结构及晶粒大小。利用两套由不同波长的激光所激发的拉曼光谱,指认了纳米晶Y2O3:Eu3+的拉曼振动模,研究其拉曼光谱。与传统的拉曼光谱学相比较,光谱呈现出明显的反常,其一,是斯托克斯与相对应的反斯托克斯谱峰波数不相等;其二,随晶粒的减小,拉曼谱有明显的变化,包括谱峰的微移、半高宽的增加,以及谱峰强度比的强烈变化;其三,随着激发波长的变化,光谱也呈现出峰位移动的明显变化。这些反常的散射光谱的变化源于纳米结构的本征缺陷。     

环境光对谷氨酸钠溶液激光拉曼光谱的影响

探讨了环境光的存在,对谷氨酸钠溶液的激光拉曼光谱的影响。研究表明,不同的环境光,自然光和室内荧光灯光,会对拉曼光谱产生不同的干扰效应,存在着特征谱峰、负峰或尖锐正峰, 干扰的影响不能忽略。建议在进行溶液激光拉曼光谱检测时,需在暗室或暗罩中进行,以完全隔离环境光的影响。     

超强激光在均匀等离子体中的背向拉曼散射放大机制

使用等离子体背向受激拉曼散射对激光进行放大时,等离子体的密度、温度和长度都会对激光的放大效果产生影响.为了探究等离子体密度对结果的影响,本文使用一维粒子模拟程序模拟了波长为800 nm的泵浦激光入射到均匀等离子体中,等离子体密度和泵浦光光强对散射光光谱的影响.模拟结果表明,等离子体密度降低会导致散射光的波长变短,而泵浦光的光强在一定范围内降低会增加散射光中背向散射光的比例.通过分析散射光的光强和等离子体的密度,发现前向拉曼散射是等离子体密度变化的原因.模拟结果对等离子体背向受激拉曼散射放大的实验研究具有重要的指导意义.     

Performance Characteristics of Power Build-Up Cavity for Raman Spectroscopic Measurement

Performance characteristics of power build-up cavity (PBC) as the light source of a Raman spectroscopy based gas sensor were studied. The key parameter to optimize stable and high intra-cavity power operation was beam diameter of the back reflected beam from external cavity to diode laser. The optimum diameter determined by an appropriate distance between the cavity and diode laser was found to be comparable with the waveguide cross section of diode laser for the effective spatial filtering, where inevitable cavity coupling loss caused by slight spatial mode mismatching existed. A PBC with a finesse of ∼10300 achieved a stable TEM₀₀ mode in excess of intra-cavity power of 80 watts pumped by a 10 milliwatts diode laser. Simultaneously, the PBC wavelength is found to be passively locked effectively at 670 +/− 0.15 nm where the center of the gain region exists. A Raman spectrum of nitrogen measurement was demonstrated.     

激光光源-在线荧光光谱检测中的光强度比较研究

基于激光光源和氙灯光源在线荧光光谱法测定罗丹明B、维生素B₂、荧光素和异硫氰酸荧光素含量比较研究激光光源产生的荧光强度和氙灯光源产生的荧光强度。罗丹明B、维生素B₂、荧光素和异硫氰酸荧光素浓度均为10 μg·mL-1,积分时间100 ms,测定3次得其平均值。在线荧光光谱法最大吸收波长分别为580,450,488和510 nm;最大发射波长依次为594,530,525和524 nm。紫外-可见分光光度法测得其最大吸收波长为557,441,481和490 nm;荧光分光光度法测得其最大发射波长为586,520,519和520 nm。通过测定药物,发现激光光源产生的荧光光强度较强于氙灯光源产生的荧光光强度,原因不仅跟光源有关,而且与药物分子的共轭体系大小、共轭大π键的共平面性及其刚性程度、分子母体上取代基的种类有关,分子所处的外界环境如温度、溶剂、溶液酸碱度、激发光的照射等因素也会影响荧光效率。激光光源和氙灯光源产生的荧光光强度大小顺序为罗丹明B>荧光素>异硫氰酸荧光素>维生素B₂。激光光源在线荧光光谱法在一定程度上填补了在线荧光光谱仪在食品、药品痕量检测方面应用的空白。     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

1410 nm波段分布式光纤拉曼增益放大器的研究

讨论了分布式光纤拉曼增益放大器的工作原理,采用1320nm固体激光器作为抽运源,获得了1410nm波段附近的光放大,在单模GI光纤长度为23km时,初步研究了拉曼放大器增益与光纤作用长度的关系,抽运脉冲峰值功率分别为50W、30W时,光纤的有效作用长度分别为15．5km和10.5km;研究了在不同的光纤有效作用长度时,拉曼放大器增益与抽运功率的关系;从光纤拉曼光谱图估算了光纤拉曼放大器的光谱宽度为50nm或250cm^-1。     

双波长LD模块的拉曼光谱测试系统

荧光干扰是拉曼光谱检测过程中常见的干扰因素之一,而移频激发法是一种有效的克服荧光干扰的检测手段。移频激发法利用两个波长相近的激光分别激发被测物质,并将获得的拉曼光谱进行差谱。由于两次激发的荧光背景相同,而拉曼特征峰会产生平移,因此可有效地消除荧光背景的干扰,进而利用一定的算法还原拉曼特征峰。移频激发法的关键在于两个激发光波长的稳定性,不稳定的波长差将严重影响对拉曼特征峰的还原效果。本文研制了一种拉曼光谱测试系统,该系统的双波长LD模块能够产生两个波长稳定的激发光(分别为784.7和785.8 nm),满足移频激发法的测试要求。影响激发光波长稳定性的因素主要是光功率和温度,本系统中对这两个因素均进行了实时的监控,以保证激发光波长的稳定。系统的硬件部分主要包括ARM主控板、双波长LD模块及其驱动电路、温度控制板、数字光开关、光谱检测光路和光纤探头(两个高功率的蝶形封装激光器);软件部分可自动获取被测物质的拉曼光谱图,并对其进行后续的处理。在稳定性测试实验中,对系统驱动电源电流和激光器温度的稳定性均进行了测试。测试结果显示,电流波动范围小于0.01 mA、温度变化范围小于0.004 ℃,能够有效地保证激发光波长的稳定性。最后,对某品牌花生油进行了拉曼光谱检测,并对检测结果进行了处理,获得了良好的效果。     

基于光纤环形激光器和光放大的100 km光纤布拉格光栅传感系统

在基于掺铒光纤-拉曼混合放大的可调光纤环形激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统结构基础上,提出了延长传感距离的新方法。该方法以环形掺铒光纤激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声的双向放大,系统中间的两段掺铒光纤再利用剩余的抽运功率产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能够在超长的传感距离上获得很高的信噪比。实验表明使用一只40 mW的掺铒光纤放大(EDFA)抽运源、一只170 mW的拉曼抽运源和一只2 W的拉曼抽运源,可以使整个系统的传感距离达到100km,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过57 dB的优良信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。     

用于光纤拉曼放大器抽运源的单级光纤拉曼激光器

抽运光源是光纤拉曼放大器应用于密集波分复用系统的关键技术,设计了一种紧凑型的808nm激光二极管抽运的基于钒酸钇（Nd^3＋：YVO4）晶体1342nm固体激光器模块,提出利用上述1342nm固体激光器抽运基于光纤光栅的单级全光纤型拉曼谐振器获得1．4μm激光输出的光纤拉曼激光器,分析了固体激光器的阈值特性、性能优化方法和单级光纤拉曼谐振器的设计方法。上述1342nm固体激光器模块在抽运功率2W时获得了最大655mW的激光输出功率和42．6％的斜率效率,单级拉曼谐振器的1342nm到1．4μm光功率转换斜率效率达75％,在1425nm、1438nm、1455nm和1490nm处的输出功率达到300mW以上。最后给出基于1．4μm光纤拉曼激光器抽运的宽带平坦放大的光纤拉曼放大器的结构参量和性能测试结果。     

单频光纤拉曼放大器的实验研究

本文进行了1031 nm抽运光对1080 nm单频信号光的拉曼放大实验,详细研究了单频信号光种子功率、拉曼增益光纤长度、抽运方式等因素对 单频光纤拉曼放大器(SF-FRA)输出特性的影响.结果表明,在未受受激布里渊散射(SBS)因素限制时,相同抽运功率条件下,单频信号光种子功率越高,SF-FRA的效率越高;拉曼增益光纤越长,SF-FRA的效率越高;前向抽运时,SF-FRA的效率较高.实验中发现SF-FRA的拉曼放大过程对单频信号光的线宽有较小的展宽.此外,单频信号光远场干涉短曝光图像的对比度为0.814,单频信号光与SF-FRA放大光远场干涉短曝光图像可见度为0.719,表明SF-FRA对单频信号光的相干性有一定影响.实验结论可为其他特殊波长SF-FRA的设计提供一定的参考.     

环境光对谷氨酸钠溶液近红外激光拉曼光谱的影响

探讨了环境光,对谷氨酸钠溶液的近红外激光拉曼光谱的影响。研究表明不同的环境光,自然光和室内荧光灯光,均会对近红外拉曼光谱产生不同的干扰效应,存在着特征谱峰,倒峰或尖锐正峰。虽干扰表现不同,但都有影响,不能忽略。建议在进行溶液近红外激光拉曼光谱检测时,须在暗室或暗罩中进行,以完全隔离环境光的影响。