1928 年2 月：发现拉曼散射

 1921 年，印度物理学家拉曼（C. V. Raman）从英国搭船回国，在途中他思考着为什么海洋会是蓝色的问题，而开始了这方面的研究，促成他于1928 年2 月发现了新的散射效应，就是现在所知的拉曼效应，在物理和化学方面都很重要。     

拉曼激光边带效应对冷原子重力仪测量精度的影响

电光调制技术是产生拉曼光的几种方法之一,其优点是系统简单、易搭建且环境适应性强.然而,这种调制技术会产生额外的边带光,并影响冷原子干涉绝对重力仪的测量精度.本文利用自行研制的可移动冷原子重力仪,研究了边带效应对冷原子重力仪测量精度的影响.详细分析了拉曼反射镜的位置、拉曼脉冲的作用时刻及其间隔、拉曼光的失谐等一系列参数与边带效应之间的关系,实验发现这些参数对冷原子重力仪的精度评估有比较大的影响;此外,我们还发现在有边带效应的情况下,原本不影响重力测量精度的实验参数也会影响最终的重力测量结果.最后,通过研究拉曼边带效应与拉曼光失谐之间的关系,本文提出一种评估拉曼边带效应影响重力仪精度的方法.本文结果为减小拉曼边带效应对冷原子重力仪测量精度的影响提供了依据.     

ZnO纳米管的拉曼光谱学研究

通过对ZnO纳米管样品的拉曼光谱研究,发现ZnO纳米管拉曼频率和体材料拉曼频率相同,在不同波长激发下,ZnO纳米管拉曼谱峰的频率也保持不变,从而得到了极性晶体拉曼谱不同于以往非极性拉曼谱的特性:在纳米体系中没有出现明显的尺寸限制效应。     

苯的高阶受激拉曼散射

一、引 言 1928年,印度物理学家C.V.拉曼(Raman)等人在实验中发现,以一定频率的单色光入射透明光学介质时,在其散射光谱中,除出现与原入射光频率相同的谱线外,在其两侧还出现一些新的谱线.在低频一侧的,称为斯托克斯线,在高频一侧的,则称为反斯托克斯线,这些谱线相对于入射光的频率差不依赖于入射光的频率.只与组成散射介质的分子结构和运动状态有关.这种效应,以后就被称为拉曼效应. 具有受激发射性质的拉曼效应叫受激拉曼散射,其特点之一是存在高阶的拉曼散射线,在其光谱中,与物质分子中一对分子能级的拉曼跃迁对应的是一系列的斯托克斯…     

碳纳米管拉曼光谱研究新进展

本文介绍碳纳米管拉曼光谱研究的最新进展。重点介绍金属性和半导体性碳纳米管的共振拉曼效应、表面增强拉曼效应和偏振拉曼效应。同时也介绍了碳纳米管的温度效应、压力效应和杨氏模量的拉曼光谱研究     

Hg1—xCdxTe的共振拉曼散射

当入射光的光子能量接近Hg1-xCdxTe的Eo △o时,发现了Hg1-xCdxTe的共振拉曼散射,观察到了“禁戒”共振增强拉曼散射,同时也观察到了二级共振拉曼散射。分析了非共振条件下能在样品的（100）面观察到微弱的“禁戒”TO2模拟及在共振条件下“禁戒”TO2模大大增强的原因。通过分析,发现由双LO声子引起的二级共振拉曼散射主要由带内的Froehlich相互作用造成的。     

非自治拉曼多色孤子的管理和传输

以变系数的非自治非线性薛定谔方程为模型,考虑了一种色散、非线性和自发拉曼散射效应管理下的非自治系统,通过简单变换显式给出了该系统的精确非自治拉曼多色孤子解。基于精确孤子解,解析研究了该拉曼多色孤子在非自治管理系统中的演化特性,发现孤子的中心位置、波数与色散和非线性以及拉曼效应有关,而孤子频移仅与拉曼效应的参数决定,拉曼效应主导了非自治孤子的自频移,引起了孤子的频移在传输过程中不断的发生变化,导致了孤子的多色性。另外,我们数值讨论了该非自治孤子的传输稳定性,结果表明:该非自治拉曼多色孤子在有限的扰动下具有较好的稳定性。     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508～1 544 nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21 dB,增益平坦度仅为0.14 dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

Hg1-xCdxTe的共振拉曼散射

当入射光的光子能量接近Hg_1-xCd_xTe的E₀+Δ₀时,发现了Hg_1-xCd_xTe的共振拉曼散射,观察到了“禁戒”共振增强拉曼散射,同时也观察到了二级共振拉曼散射.分析了非共振条件下能在样品的(100)面观察到微弱的“禁戒”TO₂模以及在共振条件下“禁戒”TO₂模大大增强的原因.通过分析,发现由双LO声子引起的二级共振拉曼散射主要     

光纤中的拉曼效应

在液芯光纤内产生拉曼效应,可以增强自发拉曼、共振拉曼光谱强度10^3倍;降低受激拉曼光谱荫值功率为10^-1．光纤内拉曼效应在科学研究和教学方面都有广泛应用．     

拉曼效应对低双折射光纤偏振特性的影响

在低双折射光纤中,利用线偏振光满足的包含拉曼效应的非线性耦合模传输方程,通过引入斯托克斯参量,导出了斯托克斯参量所满足的耦合模传输方程.利用庞加莱球图示法,描述了拉曼增益效应作用下光波偏振态的演化,研究分析了拉曼效应对低双折射光纤中光波偏振态演化规律的影响.结果表明,当输入功率与运动常量满足一定关系时,拉曼增益效应改变了光波传输时其偏振态演化周期和偏振态的椭圆率.     

低温下单壁碳纳米管拉曼光谱温度效应研究

在单壁碳纳米管的低温拉曼光谱测量过程中,发现径向呼吸模(RBM)和正切拉伸模(GM)的拉曼频移在低温下的温度效应和在高温时的温度效应存在着很大的区别,在低温下拉曼光谱的频移和温度并不呈线性关系。而且,在温度为210K时,单壁碳纳米管内部的振动结构可能发生了变化。在低温下单壁碳纳米管拉曼峰的强度的变化是不可逆的。     

过氧硝酸溶液拉曼谱的理论研究

使用密度泛函理论和极化连续模型,研究了过氧硝酸溶液的拉曼谱. 理论谱图和实验吻合得较好. 计算结果表明溶剂化效应对从基态到激发电子态的电偶跃迁矩和拉曼极化率有较大的影响. 从实验退偏比,可以推断过氧硝酸不是平面分子. 另外,还发现氢键可以使过氧硝酸氧氢键的红外强度增加许多倍.     

高性能ZnO纳米块体材料的制备及其拉曼光谱学特征

利用六面顶高压设备制备了高密度、低脆性、纳米级的ZnO块体材料，用MDI/JADE5 X射线衍射仪(Cu靶)和XL30S-FEG场发射扫描电子显微镜对高压样品的相组成、晶粒尺寸及微观形貌进行了表征.利用E55+FRA106/5傅里叶变换激光拉曼光谱仪通过ZnO块体样品位于50—500cm^-1之内的拉曼光谱, 研究了极性半导体纳米材料的拉曼光谱学特征.发现在极性半导体ZnO纳米块体材料中，没有出现明显的尺寸限制效应. 关键词： ZnO纳米块体 拉曼光谱 尺寸限制效应     

基于群论的PAHs分子偏振拉曼去噪

利用群论理论研究16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)分子振动规律,并对PAHs指纹区特征拉曼峰进行偏振去噪,减少非特征拉曼峰对特征拉曼峰的干扰,增强16种PAHs之间的拉曼辨识度。群论分析发现16种PAHs分别属于C_s,C_2v,C_2h,D_2h点群,四个点群中的A′,A₁,A_g,A_g类对称振动属于全对称振动,其余对称振动为非全对称振动,其中全对称振动均具有拉曼活性。Gaussian 09杂化密度泛函理论计算与群论分析相结合,发现16种PAHs全对称振动分布拉曼位移全区域,涵盖16种PAHs基团振动模式;全对称振动产生的波动性小,具有一定的抗外部环境干扰能力,稳定性相对较高,并且其产生的拉曼峰更强。根据全对称振动具有代表性、稳定性、显著性的特征,本文将16种PAHs的全对称振动作为特征拉曼振动。此外,研究发现,拉曼偏振效应与振动模对称性直接相关,拉曼光谱的偏振效应具有增强PAHs特征拉曼峰、降低PAHs非特征峰强度的作用。16种PAHs通过拉曼光谱的偏振效应选择性调节作用后,PAHs特征拉曼峰信噪比可提高6.52%~182%,说明利用拉曼偏振效应去除非特征拉曼峰的作用显著,可有效降低特征峰的噪声干扰。因此,所建立的基于群论的PAHs分子拉曼偏振去噪方法可以改善其拉曼光谱信号质量,提高PAHs同步拉曼光谱分析效率,为实现16种PAHs同步拉曼光谱检测提供了理论依据。     

若干低维材料的拉曼光谱学研究--2004年度国家自然科学二等奖获奖项目介绍

文章扼要介绍了2004年国家自然科学二等奖获奖项目：《若干低维材料的拉曼光谱学研究》．用拉曼光谱研究低维纳米材料,必须对传统拉曼光谱学进行改造,创建新的“低维拉曼光谱学”．该项目通过若干低维材料的研究,为创建低维拉曼光谱学作出了系统的创新性贡献,如最先鉴认出典型低维材料的拉曼指纹谱,发现拉曼光谱的两个基本特征出现“反常”,但证明拉曼散射基本原理在低维体系中依然成立．通过低维拉曼光谱和光发射谱的应用研究,发现了材料的许多新奇物性,如发现超晶格和碳纳米管是类缺陷结构,和极性半导体纳米晶材料具有非晶特性,并提出了多孔硅的“量子限制电化学”形成和“多源量子阱”光发射模型,促进了低维材料和半导体器件的制备．     

拉曼增益和自陡峭效应对艾里脉冲传输特性的影响

利用包含拉曼增益和自陡峭效应的非线性薛定谔方程, 忽略光纤损耗的情况下, 模拟和分析了艾里脉冲在单模光纤中的传输特性. 发现艾里脉冲在光纤中传输时由于受到拉曼增益和自陡峭效应的影响, 在一定条件下会转变为孤子, 并且, 转变后形成的孤子传播方向发生了偏移. 在时域方面, 艾里脉冲的小峰个数迅速减少, 变成含有一个主峰和次峰能量可以忽略的峰值结构, 此时, 可以把这个峰值结构近似为孤子的结构. 同时发现, 不管截止系数a和艾里函数振幅b 取什么值, 拉曼增益和自陡峭效应都会减小艾里脉冲的时移. 研究了艾里脉冲的加速度特性, 发现一定的传输距离下, 艾里脉冲的横向加速度在初始时并不是一个稳定的值, 但随着传输距离的增大, 加速度慢慢趋于稳定.     

Nd_2O_3纳米粉的拉曼光谱研究

测量了 Nd2 O3纳米粉的拉曼谱 ,发现随着颗粒尺寸的减小 ,其拉曼谱峰发生红移 ,同时谱峰发生不对称变宽 ,并用量子尺寸效应对这种现象进行了解释     

硅纳米线拉曼光谱的研究

声子限制效应会引起本征硅纳米线拉曼光谱红移及不对称宽化,但研究发现其并非引起硅纳米线拉曼光谱改变的主要因素。研究表明,由于在拉曼光谱测量中,通常使用的入射激光功率都在5 mW以上,激光加热会导致很高的局部温度,从而引起拉曼光谱大幅度红移并对称宽化,这是硅纳米线拉曼光谱红移的主要影响因素。另外,激光功率很高时,由激光激发的载流子会与声子发生Fano型干涉,从而使硅纳米线拉曼光谱发生Fano型红移和不对称宽化。除此之外,对小直径本征硅纳米线,声子限制效应导致波矢选择定弛则弛豫,使不在布里渊区中心的声子也可以参与拉曼散射,因而其拉曼光谱中除常见的几个拉曼峰外还会出现新拉曼峰。     

甲基紫分子拉曼激发虚态的研究

从拉曼峰强入手,求得了甲基紫分子的“时间分辨键极化率”,并与第一原理计算的基态电子密度做对比,讨论了该分子的激发拉曼虚态的性质.研究结果表明,该分子的拉曼激发虚态中电子向分子外围以及两环之间的键流动,并且拉曼弛豫后的键极化率分布与基态电子的密度分布相似.通过研究键极化率的弛豫过程,发现连接两环的键上的键极化率弛豫时间较其他键大.这些结果说明了甲基紫这类双环分子拉曼激发虚态的性质,这对于研究拉曼散射的中间态具有一定意义. 关键词： 拉曼峰强 时间分辨键极化率 弛豫特征时间