新型受激拉曼散射激活晶体光谱和固态受激拉曼散射激光器

拉曼散射发现后不久 ,在 G.Placzek建立的一般理论中 ,能找到拉曼散射受激过程的内涵。然而 ,光的受激拉曼散射直到激光辐射源出现以后才被发现。俄国科学家 N.G.Basov和 A.M.Prokhorov为激光的发明做出的贡献赢得了全世界的承认。 1 96 2年 ,E.J.Woodbury和 W.K.Ng用硝酸基苯克尔吸收池研究红宝石激光器 Q开关的时候 ,发现受激拉曼散射效应。在激光光谱中 ,他们观测到一个高强度的相对于激光频率频移1 34 5 cm- 1 的红外辐射成分 ,这种现象后来归结于受激拉曼散射效应。从那以后 ,这个令人着迷的非线性现象及其在激光光谱学和激光工…     

GdVO4晶体的受激拉曼散射

采用熔体提拉法生长出了高质量的a轴和c轴GdVO4单晶。测量了GdVO4晶体的室温透过光谱,结果表明GdVO4晶体的短波透过截止边为338 nm,长波透过截止边大于3000 nm,透过范围覆盖紫外、可见、近红外和部分中红外波段,因此可以在较宽波长范围内实现拉曼激光频移。研究了GdVO4晶体在532 nm和355 nm皮秒激光脉冲抽运下的受激拉曼散射(SRS)。采用腔外单次通过方式,获得了3级斯托克斯线(557.98 nm,586.86 nm,618.92 nm)和1级反斯托克斯线(508.01 nm),得到GdVO4晶体一级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为26.6±0.2 cm/GW,二级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为14.0±0.2 cm/GW,受激拉曼散射的整体转换效率达到43%。报道了GdVO4晶体355 nm激发的受激拉曼散射,观察到2级斯托克斯谱线(365.9 nm,378.1 nm),在此条件下测得一级斯托克斯谱线的拉曼增益高达114±9 cm/GW。     

BaWO4晶体的受激拉曼散射

受激拉曼散射(SRS，Stimulated Raman scattering)属三阶非线性光学效应，它利用非弹性散射使入射激光产生一定频移，从而获得新波长激光，是一种有效的激光变频方式。我们利用波长为532nm，频率为10Hz的皮秒脉冲激光作为抽运源，采用单次通过方法实现了BaWO4晶体的受激拉曼散射。     

BaWO4晶体的高效受激拉曼散射

采用腔外单次通过方式,实现了BaWO4晶体的高效受激拉曼散射(SRS).当抽运光为532 nm皮秒激光脉冲时获得了5级斯托克斯线(559.64 nm,590.26 nm,624.42 nm,662.76 nm,706.18 nm)和3级反斯托克斯线(463.42 nm,484.24 nm,507.04 nm),测量了BaWO4晶体各级拉曼散射谱线的阈值和增益系数,受激拉曼散射的整体转换效率高达78%.当抽运光为355 nm皮秒激光脉冲时观察到3级斯托克斯线(366.52 nm,379.40 nm,393.22 nm),根据一级斯托克斯线的抽运阈值得到相应的拉曼增益为51.8±2.7 cm/GW.实验表明BaWO4晶体具有易生长、透光波段宽、抗光损伤能力强、增益系数大等优点,有望在全波段可见激光的产生方面获得重要应用.     

基于光子晶体光纤的受激拉曼散射全光波长转换研究

基于光纤中前向瞬态受激拉曼散射效应分析理论,利用光子晶体的高非线性特性,对光子晶体光纤拉曼波长转换进行了数值分析,并建立了全光波长转换设计方案的理论模型,给出了设计原理框图及实现方法。用OptiSystem对四路探测光进行波长转换仿真,仿真结果表明:所设计的全光波长转换器同时对四路探测光实现波长转换,转换输出的信号光码型和输入泵浦信号光码型一致,并且所得到的眼图线迹清晰,眼睛张开度良好。论证了该设计方案可行。     

受激拉曼散射显微技术及其应用

随着光学显微技术的发展,人们得以在亚微米级的尺度观察微观世界,对破译生命活动密码起到了关键性推动作用.其中,相干拉曼散射(CRS)显微术作为一类基于分子特定振动提供成像衬度的技术,通过非线性光学过程大大增强了拉曼散射的信号,提高了成像速率和检测的灵敏度.根据非线性光学过程的不同,可将相干拉曼散射分为相干反斯托克斯拉曼散...     

大口径KDP晶体紫外光横向受激拉曼散射风险判据研究

研究了高功率固体激光驱动器运行于高通量、长脉冲条件下,大口径三倍频KDP晶体中强紫外光激发的横向受激拉曼散射(TSRS)效应,重点分析了受激拉曼散射(SRS)过程产生的散射光场峰值功率密度、峰值通量与抽运脉冲脉宽、晶体侧边反射率的关系。将晶体侧边反射折算为散射光传输过程的固有损耗,理论研究结果表明任意抽运脉宽、任意晶体侧边反射率条件下散射光峰值光强总满足e指数增长规律,并推导了增长系数G的一般表达式。此外,在任意拉曼增益系数、任意抽运脉宽与晶体边缘反射率条件下,一旦增长系数G高于25,散射光峰值通量将达到约10 J/cm2,逼近晶体损伤通量,由此给出KDP晶体紫外光横向受激拉曼散射风险判据。     

高功率皮秒激光泵浦受激拉曼散射腔研究

为了获得高平均功率的皮秒宽谱段激光,同时 减小整个光学系统的体积,本文从理论和实验两方面研究了高功率皮秒激光泵浦受激拉曼 散射(SRS)振荡腔。 通过分析SRS过程中同时发生的物理过程,将高功率泵浦下的拉曼晶体内多种 非线性效应简化 为晶体在简单等效透镜下的SRS,并通过实验测量单通SRS光的发散角,计算得到了高 功率泵浦下的拉曼晶体等效透镜的曲率半径,在此基础上设计了稳定高效的SRS振荡腔,通 过对比实验验证了此拉曼振荡腔的高效性,实现了波段覆盖532～698nm、最高输出功率为1.32W的皮秒SRS同轴激光的输出。在相同波 段覆盖范围内,是已报道的最高平均输出功率。     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

着色丙酮中受激热散射和纯丙酮中受激布里渊散射的频率响应

受激布里渊散射(SBS)的频移量远大于受激热散射(STS),达到GHz的量级;而STS的频移量很小,一般只有几十M Hz;在以前的实验中,要区分这两种散射需要非常复杂的实验系统,或者高精度、大测量范围的光谱分析仪器,这在一般的实验室条件下是难于满足的。实验研究了掺杂Cu(NO3)2的丙酮溶液中产生的STS与纯丙酮中的SBS的频率响应。结果显示：随着泵浦能量的增加,SBS的线宽随机起伏,而STS的线宽有规律地变化。这可以替代高精度、大测量范围的光谱仪或者复杂系统而成为一种简便的区分STS和SBS的方法。据我们所知,目前文献中尚无相关报道。     

固体三倍频激光在高压H2中受激拉曼散射的实验研究

利用Nd∶YAG激光器的三倍频输出 (35 5nm)在H2 中的受激拉曼散射 (SRS)获得波长在 2 0 4～ 86 7nm范围内的激光输出。当抽运能量为 70mJ时观察到四阶Stokes光和五阶Anti Stokes光 ,其中第一阶Stokes光 (416nm)输出能量为 2 8 7mJ,第二阶Stokes光 (5 0 3nm)输出能量为 16mJ,一阶Anti Stokes光 (30 9nm)输出能量为 3mJ。研究了H2 压力和各阶Stokes光能量的关系 ,同时观察到环行光斑和脉宽压缩现象。     

固体谐波多波长拉曼激光器

研究了多谐波固体激光器在气体中的受激拉曼散射，获得了多波长激光输出。利用Nd：YAG激光的二倍频、三倍频及四倍频的激光输出在氢气和甲烷气体中的受激拉曼特性获得多个波长的拉曼输出，波长范围覆盖紫外到可见光甚至近红外。列出了常用的几种拉曼工作气体，其中氢气和甲烷各有优缺点，而两者的混合气体一方面弥补了氢气频移过大的缺点，另一方面抑制了甲烷的易分解性。利用缓冲气体和混合气体优化拉曼激光的输出。给出了24个拉曼波长的功率输出数据，其中功率较大的有13个波长。多谐波固体激光与受激拉曼散射结合的多波长拉曼激光器在激光雷达等领域有广泛的应用。     

DWDM光纤通信系统中受激喇曼散射的统计特性

随着通信容量的增大,密集波分复用(DWDM)光纤通信系统中的受激喇曼散射(SRS)非线性效应成为影响系统质量的重要因素.采用时域分步法模型,对色散下的SRS统计特性进行了深入研究,得到了在整码元色散走离时,DWDM系统各信道传输功率的统计特性,推导了各信道传输功率的数学期望、标准差,证实了各信道传输功率符合高斯分布,计算了概率密度函数,并且与仿真数据取得了较好的一致.

Abstract：

With the enlargement of communication capacity, the performance of dense wavelength division multiplexed (DWDM) fiber communication systems might be degraded by nonlinear effect of stimulated Raman scattering (SRS) in the optical fiber. To resolve these problems, the time-domain split-step method is applied to investigate the statistical characteristics of SRS. The mean and the standard deviation of transmission powers of all channels are derived analytically in a closed-form formula for DWDM systems with SRS and integer bits dispersion walk-off. The probability density function (PDF) of output powers of all channels is confirmed to be Gaussian distribution. The numerical results show a good correspondence with analytical formulae.     

Nd:YAG四倍频激光抽运氘后的拉曼效应及其在激光雷达中的应用

利用 Nd:YAG四倍频激光抽运氘气 (D2 )的受激拉曼效应 ,获得一阶斯托克斯 (Stokes)波长2 89nm。通过改变拉曼介质 D2 气压与抽运光能量 ,获得了一阶斯托克斯输出的较佳条件。该波长与 Xe Cl准分子激光波长 30 8nm采用差分吸收方法 ,建立了用于对流层臭氧探测的激光雷达 ,并初步获得了对流层大气臭氧的垂直分布及其时间变化特征。     

四氯化碳的背向受激喇曼散射研究

用倍频Ｎｄ：ＹＡＧ锁模激光５３２ｎｍ泵浦ＣＣｌ４的背向受激喇曼散射，一阶斯托克斯谱线５４６ｎｍ的能量转移效率为１３％，脉宽（ＦＷＨＭ）为８ＰＳ，比泵浦激光５３２ｎｍ的脉宽４０ＰＳ明显变窄。     

红宝石激光泵浦甲烷的高阶受激喇曼散射

报道用红宝石激光泵浦甲烷的高阶受激喇曼散射，并讨论了高阶反斯托克斯光产生的条件。     

单纵模Nd∶YAG激光抽运H_2-He混合气体中的强后向受激拉曼散射

用单纵模Nd∶YAG二倍频激光(波长532 nm,线宽0.003 cm-1,脉宽(半峰全宽,FWHM)6.5 ns)抽运H2/He气体,观察到很强的后向一阶斯托克斯(BS1)受激拉曼散射。在H2的分压分别为1.0 MPa和1.5 MPa的H2/He(体积比)(3/7)混合气体中,当抽运能量为92 mJ时,后向一阶斯托克斯光的量子转换效率高达69%左右,而在纯H2中后向一阶斯托克斯光的量子转换效率分别只有15%和18%。这是因为加入He增强了后向拉曼散射多普勒线宽的Dicke压窄效应,使后向一阶斯托克斯光的拉曼增益系数与前向一阶斯托克斯(FS1)光的拉曼增益系数的比率提高,而且因为后向一阶斯托克斯光与抽运光在反方向传播,它可以提取大部分抽运光的能量,并且脉冲被压窄到1.1 ns,使后向一阶斯托克斯光峰值功率达到了抽运光的2.6倍。从激光光斑的强度分布可以观察到后向一阶斯托克斯光呈现为抽运光的相位共轭波。