高温下光纤受激拉曼散射的-研究

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1、1962年受激拉曼散射第一次被E．J．woodbur等人发现了。他们把硝基苯放入红宝石激光器中的共振克尔盒中进行调Q实验时，观测到两条波长分别为694．3nm和767nm的谱线，其中694．3nm为红宝石激光器的谱线，而767nm的谱线的位置正好是硝基苯液体的一条最强的拉曼散射谱线位置，因此人们很快确定这条新发现的谱线是硝基苯的受激拉曼散射谱线¨9’2¨，当功率加大输出时，这条谱线强度也明显的增加，光束方向变窄，光谱线宽也变窄，即介质中的斯托克斯光增强，大部分的泵浦能量转移到斯托克斯上。1972年光纤中受激拉曼散射得到最初的实验论证，美国的R．

2、H．Stolen和E．P．Zppen等人采用纯二氧化硅光纤作为拉曼介质，用波长为0．532pm的Nd：YAG激光器做泵浦原对一根芯径4llm2、长度为9m的光纤，由于当时的实验设备简陋使得能量损耗比较严重，结果75W的泵浦功率只观测到波长为0．545um，频移量为460cmJ的一级斯托克斯辐射谱线。接下来他们又用了1．06um的Nd：YAG红外脉冲作为泵浦原，泵浦脉冲周期150ns，泵浦功率70w时在l，12um的地方看到了一阶斯托克斯线，他们在提高泵浦功率的时候，发现可以观察到更高阶的斯托克斯线，泵浦功率提高到lkw的时候，可以观察到五阶斯托

3、克斯光谱。拉曼散射又分为自发拉曼散射和受激拉曼散射。自发拉曼散射谱线其中高出其他谱线者几乎就是受激拉曼散射，所以自发拉曼散射光谱和受激拉曼散射光谱存在着很多的相似之处。但是受激拉曼散射谱线细致入微的结构和分布的特点与自发拉曼谱线有着十分明显的不同。拉曼散射现象产生的环境是由分子组成的纯净介质，在其中组成分子的原子或离子进行有规律的运动，使分子感应电偶极矩随时问进行周期性调制。这种内部相对运动的规律和组成散射的分子影响到散射光的频率，使散射光的频率与入射光的频率发生了差异也就是产生了频移。弱光入射时产生的拉曼散射为自发拉曼散射，散射过程中的规律性

4、与入射光的光强、光子简并度无关。反之则是受激拉曼，与入射光的光强、简并度及频谱结构有着十分密切的关系。在激光器出现以来我们进行了很多的受激拉曼散射实验，对其进行受激拉曼谱线的观测。在许多的物质里观测到了很多受激拉曼谱线，经过总结分析发现它有几种非常明显的特征：1．想要看到明显的受激拉曼散射的受激辐射特性，就要把入射光的光功率密度提高且超过某个值时在拉曼光谱中才会观测到拉曼散射光强有着非常明显的提高并表现出这一特性，自发拉曼散射就不具备这一特点。2．在实验过程中我们发现入射光强达到激励阈值后，在入射光的前向与后向之问拉曼散射光的发散角都有着变小的

5、趋向，甚至可以小到与入射光的发散角近似，这也就说明了受激拉曼散射光的方向性好，而且自发拉曼散射没有方向性。3．在实验中我们还发现受激拉曼散射能量转换效率很高，受激拉曼散射的Stokes和Anti—Stokes光的强度已经非常接近泵浦光强度，而在自发拉曼散射中，泵浦光强比自发拉曼散射高几个数量级。4．在实验中我们利用窄带宽单模激光泵浦时，得到了比泵浦光谱线线宽更窄的受激拉曼散射谱线。这说明了在入射光强超过阈值后，受激拉曼散射光谱线线宽会变窄而且其宽度与泵浦光线宽有关。这也就说明了受激拉曼散射光具有良好的单色性。5．受激拉曼散射光的脉冲时间变化特点

6、与入射光的时间变化特点雷同，但其经常小于入射光持续时间。6．通过我们大量实验得出结论并且经过论证看出：自发拉曼散射谱线中最高的谱线几乎就是受激拉曼散射的谱线。7．在受激拉曼散射中反斯托克斯谱线更容易出现，其强度在一些特定的情况下与斯托克斯谱线几乎一样，且反斯托克斯谱先更加显得尖锐些。1．3光纤中受激拉曼散射的应用1)应用于光纤传感器光纤传感技术是由光导纤维技术和光纤通信技术的逐步发展新兴起的一项传感技术。而光纤传感器由于能在很多恶劣的环境下进行灵敏度非常高的侦测渐渐走入了人们的视野并且逐步取代了传统的传感器。2)光纤拉曼激光器光纤拉曼激光器是光

7、纤中的受激拉曼散射的一个重要应用，这种激光器比其他的单程受激拉曼散射有很低的阈值功率，并且在比较宽的频带(约10THz)范围内进行调谐。3)进行微观物质的观测高温情况下的拉曼光谱应用在细胞、纳米材料分析等微观物质方面。在高温的情况下微观物质都会发生或多或少、或大或小的变化，而这种变化用拉曼光谱是可以呈现出来的。由于拉曼光谱表达的信息非常丰富，而且在生活中的外在因素对其的影响非常小，所以拉曼光谱在很多方面(例如制药、矿物质分析、材料等)很多领域(例如生物、物理学、高分子学、化学等)得到广泛的应用。4)光纤拉曼放大器4依靠受激拉曼散射的光学原理研究

8、出分布式拉曼放大器，而光纤就是分布式拉曼放大器的重要组成部分，因为光纤拉曼放大器就是利用光纤中的内在属性进行信号放大的，在光纤内部同时完成光信号的放大