YVO4晶体的高效受激拉曼散射

报道了YVO4晶体在532 nm、30 ps脉冲下的的高效受激拉曼散射。采用腔外单次通过方式测量了不同长度YVO4晶体1阶斯托克斯受激拉曼散射的阈值,并得到该晶体的稳态增益系数为16.0±0.5 cm/GW。实验中观察到2阶斯托克斯线(558.6 nm5、87.8 nm)和1阶反斯托克斯线(508.0 nm),受激拉曼散射的整体转换效率高于50%。     

YbVO4晶体的受激拉曼散射

采用腔外单次通过方式,研究了一种新型晶体YbVO4的受激拉曼散射.当抽运激光为532 nm皮秒脉冲时获得了3级斯托克斯线(558.47 nm,587.92 nm,620.67 nm)和1级反斯托克斯线(507.58 nm),测得YbVO4晶体1级斯托克斯受激拉曼散射的稳态增益系数为17.8 4±O.2 cm/Gw,受激拉曼散射的整体转换效率达到37%.实现了YbVO4晶体对355 nm皮秒激光的受激拉曼散射,观察到1级斯托克斯线(366.11 nm),根据抽运阈值得到相应的拉曼增益为29.0±0.3 cm/GW.     

单模光纤中超快受激拉曼散射的反斯托克斯波

由光纤中光的基本传输方程出发 ,利用慢变振幅近似 ,给出了包含反斯托克斯波的光纤超快受激拉曼散射的耦合波方程。以此为基础讨论连续、超快受激拉曼散射中泵浦波、斯托克斯和反斯托克斯波的耦合 ,分析了单模光纤相位匹配和群速匹配对光纤超快受激拉曼散射反斯托克斯波产生的影响     

相敏检测调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比影响研究

受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种，其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强，且没有非共振背景的干扰，光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。因此，基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、高特异性、非侵入等优点，已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。受激拉曼信号与激发光的波长相同，易受到激发光背景噪声的干扰，为解决该难题，常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。检测过程中，调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。针对此，基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。同时考虑到在生物光谱成像等应用中，细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制，分析了不同调制深度下，获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。通过搭建受激拉曼实验系统，以二甲基亚砜为研究对象，进行实验验证。研究结果表明，在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时，同一调制深度下，当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1:1时信号强度达到最强，比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下，受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性...     

非线性拉曼激光雷达系统检测CO2气体的受激拉曼过程

 利用气体的受激拉曼散射增益效应的非线性雷达技术是探测大气中的CO₂气体的重要方法，用Nd:YAG固体激光器（1 064 nm）的三倍频光（354.7 nm）注入装有CO₂和N₂高压气体的拉曼管中，气体的受激拉曼散射（SRS）过程产生两种气体的一阶斯托克斯光，用来作为拉曼雷达的发射种子光源。介绍了产生光源的实验装置，论述了SRS中气体气压变化与一阶斯托克斯光能量输出变化的定量关系，得到最佳能量输出的优化条件，并对SRS中一阶斯托克斯光产生过程的物理机制进行了讨论。并根据光源的试验结果，设计了非线性受激拉曼雷达系统，对前期的普通拉曼雷达进行了实验，得到了初步的实验结果。     

荧光物质光学性质对受激拉曼散射的影响

荧光在受激拉曼散射中能发挥良好的外部种子作用,可以极大幅度降低受激拉曼阈值、增加散射模式的强度。将溶解了荧光物质的CS2溶液作为液芯光纤的芯液体进行荧光增强受激拉曼散射研究。结果表明,很小能量(1.86 mJ)的激光激发就能获得较强的斯托克斯和反斯托克斯拉曼光。以荧光光谱范围较小的罗丹明B(rhodamine B)作为荧光种子,只获得了强度较高的一阶反斯托克斯谱线和强度较低的一阶斯托克斯谱线;以荧光光谱范围很大的β-胡萝卜素(β-carotene)作为荧光种子,很小的抽运能量就获得了7阶斯托克斯光谱。因此可以选用不同光学性质的荧光种子来选择性增强受激拉曼散射的某一散射模式。     

石英系单模保偏光纤的受激拉曼散射传输模式的实验分析

对石英系单模保偏光纤中的受激拉曼散射传输模式进行了实验研究，测得三种不同截止频率的单模保偏光纤中受激布曼散射光谱及其模式的分布，其结果与圆芯多模渐折射率光纤中的受激拉曼散射模式分布完全不同，斯托克斯光谱的光斑尺寸基本不变，而且具以有高阶模传输的特点。这些结果在国内外尚未见报道。     

YbVO4晶体的受激拉曼散射

采用腔外单次通过方式,研究了一种新型晶体YbVO₄的受激拉曼散射.当抽运激光为532 nm皮秒脉冲时获得了3级斯托克斯线(558.47 nm, 587.92 nm, 620.67 nm)和1级反斯托克斯线(507.58 nm),测得YbVO₄晶体1级斯托克斯受激拉曼散射的稳态增益系数为17.8±0.2 cm/GW,受激拉曼散射的整体转换效率达到37%.实现了YbVO₄晶体对355 nm皮秒激光的受激拉曼散射,观察到1级斯托克斯线(366.1 关键词： 受激拉曼散射 稳态增益系数 转换效率 4晶体')" href="#">YbVO₄晶体     

单色光在损耗介质中激励的受激布里渊散射

研究了单色光在损耗介质中激励的受激布里渊散射，运用分布起伏噪声源模型描述了受激布里渊散射的产生过程，通过傅里叶变换，得到了输出斯托克斯光波的功率谱密度。     

相干反斯托克斯拉曼散射显微镜的成像特性

对自身不发荧光且不便于荧光标记的化学或生物学样品，集相干反斯托克斯拉曼散射与激光共焦扫描显微镜于一身的相干反斯托克斯拉曼散射显微镜是一种好的选择。因为相干反斯托克斯拉曼散射是一种非线性过程，相干反斯托克斯拉曼散射显微镜的显微成像特性与一般的共焦显微镜非常不同。首先计算了焦点附近相干反斯托克斯拉曼散射激发场的偏振分布，然后，利用格林函数方法，得到了以赫兹偶极子为源的波动方程的精确解，发现对于不同的成像配置和样品形状，像场的相干反斯托克斯拉曼散射场分布非常不同，因此传统的显微镜成像表征方式（如点扩展函数）将不再能描述相干反斯托克斯拉曼散射显微镜的成像特性。     

Effect of diffraction on stimulated Raman scattering of laser radiation in the middle atmosphere

The theoretical aspects of propagation of laser radiation along slanted paths in the atmosphere at high altitudes under conditions of stimulated Raman scattering (SRS) by molecular nitrogen are considered. The SRS power conversion coefficient, the transverse intensity distribution, and the effective size of laser beams with different initial spatial profiles are numerically simulated along the propagation path. The behavior of these parameters is studied for different ratios between the optical path length and the length of free diffraction of the initial laser beam. It is shown that, at a given level of the increment of the SRS amplification, the diffraction can both increase and decrease the efficiency of the Raman interaction of waves owing to the intensity redistribution in the transverse beam profile. This effect is the most pronounced for beams with non-Gaussian initial spatial intensity profiles.     

椭圆高斯光束产生近似无衍射Bessel-Gauss光

研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较,发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性,且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式,而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离,整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。     

椭圆高斯光束产生近似无衍射Bessel-Gauss光

研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较,发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性,且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式,而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离,整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。     

Propagation of a four-petal Gaussian vortex beam through a paraxial ABCD optical system

Based on the Collins diffraction integral formula, an analytical expression of a general four-petal Gaussian vortex beam passing through a paraxial ABCD optical system is derived by means of the mathematical technique. As a numerical example, the normalized intensity distribution of a four-petal Gaussian vortex beam propagating in free space is graphically demonstrated. The influences of beam order and topological charge on the normalized intensity distribution are discussed in detail. This research is useful to the optical trapping, optical communications, and beam splitting techniques, etc.     

聚焦高阶Bessel-Gauss光束重建的理论和实验研究

提出利用薄透镜元件对聚焦后的高阶Bessel-Gauss光束进行重建. 基于衍射理论, 分析了高阶Bessel-Gauss光束聚焦后的重建行为, 数值模拟高阶Bessel-Gauss光束经薄透镜聚焦再通过另一薄透镜重建的三维光场分布和截面光强分布图. 结果表明, 高阶Bessel-Gauss光束经单个薄透镜后产生中空的局域空心光束, 在焦点位置处为圆环, 尔后迅速发散; 在焦点后合适位置处放入另一薄透镜可矫正焦点后发散的光束, 使得其后光场不变, 仍满足Bessel分布; 实验结果与理论分析相符合. 研究结果对光镊、粒子捕获与操控具有一定的指导意义. 关键词： 衍射理论 传输矩阵 高阶Bessel-Gauss光束 重建     

神光Ⅲ原型装置背向散射光诊断系统的标定

背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理,详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源,利用特殊的标定光路形成大光斑覆盖背反系统光学元件的全部口径,模拟散射光在全孔径背反系统上的分布,分别对系统的透过率和光谱响应进行了标定。标定结果表明,全孔径背向散射系统受激拉曼散射支路能对波长大于400 nm的光进行传递,在527 nm处的透过率较低。     

神光Ⅲ原型装置背向散射光诊断系统的标定

背向散射光诊断系统是惯性约束聚变实验中的重要诊断装置。概述了神光Ⅲ原型激光装置背反系统的基本结构和工作原理,详细介绍了一种全口径光斑透过率和光谱响应标定方法。该方法以高功率激光光源和氙灯光源作为标定源,利用特殊的标定光路形成大光斑覆盖背反系统光学元件的全部口径,模拟散射光在全孔径背反系统上的分布,分别对系统的透过率和光谱响应进行了标定。标定结果表明,全孔径背向散射系统受激拉曼散射支路能对波长大于400nm的光进行传递,在527nm处的透过率较低。     

Light-induced frequency shift of stimulated Raman scattering in Bessel light beams

The medium susceptibility related to stimulated Raman scattering (SRS) is known to be a complex value whose imaginary part determines the SRS gain coefficient whereas the real part constitutes a small fraction of the refractive index at the frequencies of the scattered emission that is proportional to the intensity of the exciting beam. Strong transverse nonuniformity of this beam causes focusing of high-frequency components of the scattered light and defocusing of low-frequency ones that inevitably affect their amplification efficiency. The effect for Gaussian pumping is responsible for a slight shift of the SRS gain spectrum towards higher frequencies. The present work analyzes theoretically SRS excited by a Bessel light beam and demonstrates that the axial component of the scattered emission experiences a frequency shift that is much greater than that for the case of Gaussian beam pumping. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 75, No. 3, pp. 336–341, May–June, 2008.     

Phase conjugated wavefronts by stimulated brillouin and Raman scattering

Experimental investigations were made of wavefront reproduction (WFR) by backward stimulated Raman scattering (SRS) and backward stimulated Brillouin scattering (SBS) in CS₂ with a linearly polarized ruby pump beam. The experimental studies were carried out as a function of the optical waveguide diameter and photographic records comparing the pump beam with the backscattered SBS and SRS beams are presented. In all of the cases studied there was a high degree of replication between the SBS and pump beams; however, a deterioration in the quality of the replicated SRS beam was observed, and it increased as the cross-sectional area of the waveguide increased.     

A laser beam deflection technique for the quantitative detection of ultrasonic Lamb waves

Ultrasonic Lamb waves have been measured with a quantitative optical beam deflection (OBD) technique. Calibration of the technique is derived for two cases of laser probe beam cross-section, one with a uniform beam and the other with a Gaussian beam intensity distribution. Expressions for angular beam deflection angle are derived for both cases in terms of the total light intensity falling on the photodetector, assumed to have a square-law voltage response. Using a Gaussian beam intensity distribution from a HeNe laser, the OBD measurements were compared with those from a Michelson interferometer to show that measurements were self-consistent.