Open Raman Cell to Avoid Window Damage

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＳｔｉｍｕｌａｔｉｏｎＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（ＳＲＳ）ｉｎｇａｓｅｓｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ,ｓｕｃｈａｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［１］,ｂｅａｍｃｌｅａｎｕｐ［２］ａｎｄｐｕｌｓｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ［３］．ＩｎａｈｉｇｈｐｏｗｅｒＳＲＳｓｙｓｔｅｍ,ｔｈｅｗｉｎｄｏｗｓｏｆｔｈｅＲａｍａｎｃｅｌｌａｒｅｕｓｕａｌｌｙｄａｍａｇｅｄｂｙｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｐｕｍｐｉｎｇｂｅａｍｓ［４］．Ｉｎｇｅｎｅｒａｌ,ｔｈ…     

无固体窗口拉曼池的受激拉曼散射实验研究

在高功率激光作用下,拉曼池窗口及其膜层很容易被激光损坏。设计了一种新型的无固体窗口的拉曼池,利用安装在拉曼池两端的两个快门来取代通常的固体窗口,拉曼池内充有与环境气体密度接近的混合气体,在快门打开后的一定时间内,气体扩散不占主导地位,从而实现拉曼转换。研究了窗口气体流动对受激拉曼散射的影响。     

高效率599 nm Ba(NO3)2外腔喇曼激光器

橘黄色波段固体激光器在基于荧光探测的生物医学诊断和显示等众多方面有着广泛的实际应用. 报道了利用532 nm的Nd∶YAG倍频激光抽运外置喇曼腔内的硝酸钡晶体,获得高效率的599 nm橘黄色喇曼激光的实验结果.对外置喇曼腔实验装置和运转参量进行了优化,喇曼振荡腔由对二阶斯托克斯光有最优化反射率的腔镜构成,对实验中所得到的二阶斯托克斯喇曼激光脉宽压缩及出现双尖峰的现象进行了分析.当抽运光功率达到4.1 W时,获得二阶斯托克斯喇曼激光功率为710 mW,输出光中心波长为599.38 nm,半峰全宽（FWHM）为1.1 nm,激光器最大光光转换效率为17.5%,斜率效率为24.8%.     

976 nm激光抽运二氧化硅微球级联拉曼散射激光的研究

利用电极放电产生的电弧高温熔融二氧化硅单锥细纤, 熔融的二氧化硅在表面张力作用下形成表面光滑的微球, 完成高品质因子微球腔的制备. 将976 nm激光通过锥光纤以倏逝场方式高效耦合入微球, 研究具有高能量密度回廊模的微球腔中的三阶非线性现象——受激拉曼散射现象. 在实验中测得了六级级联的拉曼散射激光, 各级拉曼散射激光分别测得单纵模或多纵模; 在抽运光功率不少于582.6 μW时, 测得位于1200 nm附近的拉曼散射激光; 当抽运光功率为3.014 mW时, 测得位于1287.04 nm附近的第六级拉曼散射激光. 关键词： 微球腔 锥光纤 高品质因子 拉曼散射激光     

基于人造金刚石晶体的拉曼激光器研究进展

受激拉曼散射是一种重要的非线性光学频率变换技术,在拓展激光波段方面有十分广泛的应用前景。因此,寻找具有优良光学性质的拉曼介质,提高拉曼激光器性能,具有重要的研究价值。相比于传统的固体拉曼晶体,人造金刚石晶体具有拉曼增益系数大、拉曼频移大、导热率高和透过性好等显著优点,基于人造金刚石晶体的拉曼激光器能够获得更高的输出功率和转换效率。本文简要介绍了化学气相沉积法(CVD)制备的金刚石晶体的光学性质和热学特性,总结了基于人造金刚石晶体的拉曼激光器在紫外波段、可见光波段及红外波段的研究现状,并对其发展进行了展望。     

KGW晶体外腔式高功率579nm喇曼黄光激光器

报道了579nm高功率KGd(WO4)2喇曼晶体外腔式喇曼黄光激光器的输出特性.基于808nm脉冲激光二极管侧面泵浦Nd∶YAG陶瓷、腔内BBO电光晶体同步延迟调Q和Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔外倍频方案,并通过外腔式KGW晶体Ng轴二阶斯托克斯喇曼频移,获得了579.54nm黄光激光输出.当脉冲信号重复频率为1kHz、532nm泵浦光最高平均功率为5.02W、脉冲宽度为10.1ns时,获得了最高平均功率2.58 W、脉冲宽度7.4ns、峰值功率348.6kW的579.54nm二阶斯托克斯喇曼黄光激光输出;532nm至579.54nm的光-光转化效率为51.4%、斜率效率为54.8%,光束质量因子Mx2-579.54=5.829、My2-579.54=6.336,输出功率不稳定性小于±2.35%.实验表明:外腔式喇曼结构能够高效地获得喇曼黄光,具有很高的光-光转化效率及良好的功率稳定性,并通过脉冲LD结合同步延迟电光调Q可获得高重复频率、高平均功率、窄脉冲宽度和高峰值功率的黄光激光输出.     

Highly efficient 1181 nm output from a transversely diode-pumped Nd:KGd(WO4)2 self-stimulating Raman laser

We have achieved high average power Raman output from a compact, diode-pumped, self-stimulating Nd³⁺:KGd(WO₄)₂ Raman laser. Maximum Raman output power of 0.8 W was achieved at a pulse repetition frequency (PRF) of 2 kHz. The optical efficiency from diode to Raman laser was 14%. By generating extra-cavity second harmonics using a LiB₃O₅ crystal, it was possible to produce 0.2 W yellow output. The laser system was simulated numerically using rate equations and the results obtained were in good agreement with the experimental results.     

KGW 晶体外腔式高功率579 nm喇曼黄光激光器

报道了579 nm高功率KGd(WO₄)₂喇曼晶体外腔式喇曼黄光激光器的输出特性.基于808 nm脉冲激光二极管侧面泵浦Nd:YAG陶瓷、腔内BBO电光晶体同步延迟调Q和Ⅰ类临界相位匹配的LBO晶体腔外倍频方案,并通过外腔式KGW晶体Ng轴二阶斯托克斯喇曼频移,获得了579.54 nm黄光激光输出.当脉冲信号重复频率为1 kHz、532 nm泵浦光最高平均功率为5.02 W、脉冲宽度为10.1 ns时,获得了最高平均功率2.58 W、脉冲宽度7.4 ns、峰值功率348.6 kW的579.54 nm二阶斯托克斯喇曼黄光激光输出;532 nm至579.54 nm的光-光转化效率为51.4%、斜率效率为54.8%,光束质量因子M_x-579.54²=5.829、M_y-579.54²=6.336,输出功率不稳定性小于±2.35%.实验表明:外腔式喇曼结构能够高效地获得喇曼黄光,具有很高的光-光转化效率及良好的功率稳定性,并通过脉冲LD结合同步延迟电光调Q可获得高重复频率、高平均功率、窄脉冲宽度和高峰值功率的黄光激光输出.     

Visible,near‐infrared,and ultraviolet laser‐excited Raman spectroscopy of the monocytes/macrophages (U937) cells

Raman spectra of the monocytes were recorded with laser excitation at 532, 785, 830, and 244 nm. The measurements of the Raman spectra of monocytes excited with visible, near‐infrared (NIR), and ultraviolet (UV) lasers lad to the following conclusions. (1) The Raman peak pattern of the monocytes can be easily distinguished from those of HeLa and yeast cells; (2) Positions of the Raman peaks of the dried cell are in coincidence with those of the monocytes in a culture cell media. However, the relative intensities of the peaks are changed: the peak centered around 1045 cm⁻¹ is strongly intensified. (3) Raman spectra of the dead monocytes are similar to those of living cells with only one exception: the Raman peak centered around 1004 cm⁻¹ associated with breathing mode of phenylalanine is strongly intensified. The Raman spectra of monocytes excited with 244‐nm UV laser were measured on cells in a cell culture medium. A peak centered at 1485 cm⁻¹ dominates the UV Raman spectra of monocytes. The ratio I₁₅₇₄/I₁₆₁₃ for monocytes is found to be around 0.71. This number reflects the ratio between proteins and DNA content inside a cell and it is found to be twice as high as that of E. coli and 5 times as high as that of gram‐positive bacteria. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于共聚焦显微拉曼光谱揭示炭疽病侵染下茶叶细胞壁变化的研究

采用共聚焦显微拉曼技术研究了炭疽病感染所致茶叶细胞壁结构和化学成分的变化。对茶叶健康和染病组织细胞进行微米级空间分辨率的显微拉曼光谱扫描,并结合透射电镜观察炭疽病侵染所致的细胞超微结构变化,结果显示染病前后细胞壁的拉曼光谱位移和强度都有明显的差异,表明炭疽病侵染导致细胞壁中化学成分发生了较大的变化。其中由纤维素,果胶,酯类化合物产生的拉曼峰强度都有明显下降,说明细胞壁中这些物质的含量在染病后减少了;而木质素拉曼散射引起的拉曼峰强度有所上升,说明木质素的含量在染病后有所增加。随后基于纤维素的拉曼指纹波数和显微空间结构信息实现了茶叶健康组织和染病组织细胞壁中纤维素的化学成像分析,结果显示炭疽病侵染不仅导致细胞壁中纤维素的含量大大减少,而且纤维素的有序结构被破坏。由此得出结论：在无需对样本进行染色或复杂的化学处理的情况下,共聚焦显微拉曼可以揭示由炭疽病侵染引起的茶叶细胞壁化学成分和结构的变化,本研究是共聚焦显微拉曼技术首次用于植物病理学中寄主-病原物互作机制的研究,将为深入研究寄主-病原物在细胞层面上的互作机制开辟蹊径。     

人血红细胞傅里叶变换红外和近红外拉曼光谱

通过人血红细胞傅里叶变换近红外拉曼光谱和红外光谱研究,基本上确定了人血红细胞中特征官能团的归属, 发现不同拉曼频移的拉曼信号强度随激发光功率呈非线性变化规律。近红外激光拉曼光谱结合红外光谱信息,可作为研究人血红细胞结构的有效测试手段。     

单模石英光纤受激拉曼散射温度特性研究

研究了在不同温度下单模石英光纤的受激拉曼散射光谱,从实验和理论上分析了温度对拉曼散射光谱特性的影响,在脉冲调Q倍频YAG激光的泵浦作用下,获得了石英光纤一级斯托克斯光的拉曼频移、带宽及光强随温度的变化规律。实验表明随着温度的升高,拉曼频移逐渐增大,在一定的温度范围内拉曼频移和温度成线性关系。在相同的泵浦功率作用下,当温度较低时,拉曼光谱的级次较低, 低温对高阶斯托克斯光有抑制作用; 温度越低其阈值越高;而拉曼光谱的谱线宽度随温度的变化不是线性的,存在一个谱线宽度极大值点。理论和实验表明温度对光纤受激拉曼散射的光谱特性有直接的影响。     

表面等离子激元非线性表面增强拉曼散射效应

本文采用热蒸发法制备得到纳米Ag颗粒作为增强拉曼衬底, 利用入射光子与纳米颗粒表面价电子的相互作用机理, 激发出高能表面等离子激元, 其表面等离子形成的高能"热点"起到表面增强拉曼散射效果. 通过比较不同入射光强下的拉曼峰强, 指出纳米Ag颗粒的增强拉曼散射效果可以实现低探测光强下的高散射强度, 即纳米Ag颗粒的表面等离子激元具有非线性的表面增强拉曼散射效果, 可降低对样品的光、热损伤, 以利于拓展拉曼散射光谱的应用范围. 同时比较不同纳米Ag颗粒衬底的表面增强拉曼散射效果表明, 采用的热蒸发工艺具有较大的工艺域度, 具有较强的工艺兼容性.     

XeCl激光泵浦高压氢的衍射极限SRS斯托克斯光输出

利用XeCl准分子激光在高压氢中产生受激喇曼散射获得峰值功率为0.2MW、衍射极限发射角的一阶(353nm)斯托克斯输出,井研究了泵浦激光发散角对受激喇曼散射转换效率的影响.     

PbS及其光致氧化产物的显微成像拉曼散射研究

使用高数值孔径的物镜通过显微拉曼扫描成像的方法获得了方铅矿结晶体的空间分辨的分子信息。实验中包括不同尺寸大小的晶体和不同强度的激发光功率。从逐点扫描(步长为0.5μm)的显微探针成像方法获得的光谱数据分析,得到了化学组分的空间分布。多变量数据分析处理得到PbS及其退化产物的特征光谱。在非破坏性激发条件下,PbS的特征谱线很弱。在强激光的光化作用下,在微米尺度大的样品点上产生完全不可逆的氧化反应,把PbS氧化为α-PbO。对于大尺度的PbS晶体,通过拉曼扫描成像光谱在照明点附近还发现了铅的氧硫酸盐包括4PbO.PbSO4,3PbO.PbSO4和PbO.PbSO4。     

拉曼效应对低双折射光纤偏振态的影响

在准连续情况下, 通过求解低双折射光纤中含有拉曼效应的右旋与左旋圆偏振光所满足的耦合非线性薛定谔方程,着重研究了低输入功率和高输入功率情形在加入拉曼效应前后, 有效偏振拍长和输入功率的变化关系. 结果表明: 无论入射光的偏振是沿着慢轴或沿着快轴, 拉曼效应均改变了入射光偏振态演变的周期, 同时改变了入射光的传输距离.     

激光光源条件对谷氨酸钠拉曼光谱的影响

采用多种激光和不同功率等,对谷氨酸钠晶体进行了激光拉曼光谱的影响研究。结果表明不同波长和功率的光源,对测定存在一定的影响,谱峰位移在6 cm-1以内。紫外激光由于光能量较大对样品有一定的破坏作用,造成拉曼光谱的减弱和泯灭,需采用光路衰减。拉曼谱峰的响应与光源的功率有着很好的线性关系,其相关系数r　0.999。首次提出单位光功率所产生的拉曼光强与所用的波长有关,与所用的光功率无关。     

共焦腔增强的空气拉曼散射

拉曼光谱是一种无损、快速的物质成分分析和检测方法.由于拉曼信号强度微弱,使得拉曼光谱的检测应用受到极大的限制.针对增强拉曼散射信号强度、提高检测灵敏度这一问题,设计了一种用于自发拉曼散射信号增强的共焦腔样品池,开展了基于该共焦腔的空气拉曼散射信号增强研究.共焦腔的腔镜反射率为92%,这一设计在保证共焦腔通带宽度与激光器线宽匹配的同时能有效地降低共振调节难度.实验中采用0°探测构型收集拉曼信号,并由成像式拉曼光谱仪获取光谱信号.实验发现,在共振状态下,共焦腔的耦合效率达到87.5%,单向激光功率实现约11倍放大;与无共振腔相比,共焦腔对拉曼信号实现17倍放大,信噪比提高2倍.此外,空气中CO_2的3σ检测限达到200 ppm量级.结果表明,该系统对自发拉曼散射信号增强效果显著,并且有较高的检测灵敏度.     

斜波导喇曼振荡器

 采用斜波导的喇曼氢气池, 使泵浦激光束在波导内部传播, 增大了受激喇曼散射的作用区域。在传播过程中光束截面逐渐被压缩, 补偿因波导内壁的反射损耗而引起的功率密度下降。在一定气压范围内提高了喇曼转换的效率, 并利用波导对激光束的均匀作用, 使输出的一阶斯托克斯光光强的均匀性获得改善。     

白硅钙石的高温高压拉曼光谱研究

利用活塞圆筒装置在1.2 GPa,1 473 K的条件下合成了白硅钙石。采用外加热装置和金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术,采集了白硅钙石298,353,463,543,663,773以及873 K温度区间的常压及1 atm～14.36 GPa(常温)压力区间的拉曼谱图。扫描电镜下,该研究合成的样品为结构一致的单一相,颗粒大小为10～20 μm。电子探针分析结果表明,样品的组成为Ca_7.03(2)Mg_0.98(2)Si_3.94(2)O₁₆,该组分完全吻合白硅钙石理论组分。Raman分析结果表明,高温时白硅钙石的拉曼谱图中具有29个振动峰。随着温度的升高,部分振动峰出现了合并或者弱化消失的现象。该现象尤其以800～1 200 cm-1范围内的909,927和950 cm-1振动峰峰位最为明显,这些振动峰分别在873,773以及873 K时弱化消失。据此,白硅钙石的结构在实验温压范围内稳定,且随着温度和压力的升高,其拉曼振动峰峰位分别呈现往低频和高频方向线性飘移的趋势。除此之外,根据高温和高压拉曼实验的结果,分别计算了白硅钙石拉曼振动峰峰位的等压mode-Grüneisen参数和等温mode-Grüneisen参数,其算术平均值分别为1.47(2)和0.45(3)。最后结合高温和高压拉曼实验的结果,计算了白硅钙石的非谐系数,结果表明,Si-O振动模式对于非谐效应的贡献要小于其他振动模式。