收藏本站
《吉林大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

液芯光纤受激拉曼散射研究

陈建  
【摘要】:激光拉曼光谱是研究分子结构的重要工具,在分子光谱中占有重 要地位。拉曼光谱的强度、频移、线宽、特征峰数目,与分子的振动 能态、转动能态、对称性等内部结构有紧密的联系,因此拉曼散射信 号中包含了大量的分子内部信息。但是自发拉曼散射是一种十分微弱 的效应,散射截面的典型数值要小于 10?30cm2 。虽然说,激光的问世 使拉曼光谱在实践上发生了革命性的变化,但是拉曼效应是如此微弱, 必须用特殊的检测手段才能观测到光谱,而且微弱的噪声光就能屏避 掉所要观测的谱,这限制了拉曼光谱在很多领域的应用。 而有着由于增益高,有很强的信号,高泵浦光转换效率的受激拉 曼散射的发现,使得拉曼效应可以应用到更多的领域。受激拉曼散射 现象是属于非线性光学效应,最早是在 1962 年,由 E.J.Woodbury 和 W.K.Ng 发现,自发现受激拉曼散射现象以来,利用受激拉曼比泵浦光 的光谱范围宽、转换效率高及单色性好等特点,人们将受激拉曼技术 广泛应用于包括信息技术、光通讯、光谱探测、激光技术、传感技术 等多领域。 液芯光纤(Liquid-core optical fiber,LCOF)是一种新型结构的 光传输元件,它采用液体材料作为内芯,石英、玻璃、聚合物材料等 作为光学包层,硅橡胶等作为保护层,具有较大芯径、较大数值孔径, 并且具有光谱传输范围广、光谱传输效率高、使用寿命长等特点。对 于吸收光,根据郎伯-比尔定律增大光谱仪器中样品吸收池的长度, 光谱仪器的灵敏度将随之等倍提高。液芯光纤技术自上世纪发明起, 就广泛的应用于拉曼光谱的研究。而且对于散射光,当激光入射到液 芯光纤内,被激发的拉曼光随入射光的传播不断地被累积加强,由于 第 55 页 WP=61 吉林大学硕士学位毕业论文 液芯光纤可以很长,拉曼光在光纤内得到“放大”。 本论文中结合了受激拉曼效应及液芯光纤技术,实验证明利用液 芯光纤技术可以降低受激拉曼散射阈值两到三个数量级,这是一种新 的光谱技术手段。结合液芯光纤技术,可以大幅度降低受激拉曼振荡 发生的阈值,在一定程度上可避免普通的受激拉曼振荡对活性拉曼产 生的选择性,从而使受激拉曼光谱也可作为一种有用的光谱工具应用 于物质分析及生物分子探测等方面,发挥受激拉曼光谱增益高,信号 强,泵浦光强的转换效率高,灵敏性强等长处。 在实验中采用的液芯光纤是使用德国进口石英拉制的光纤,在两 面加上优质石英玻璃耦合头,充入实验样品制作而成,使用的光谱仪 器为(Dilor-Omars 89 光谱仪)。本论文对纯溶剂(二硫化碳)及在 溶剂中掺入不同浓度的荧光染料(β-胡萝卜素)的受激拉曼谱进行了 研究,共有 10-6~10-8mol l 及纯溶液四个样品,在实验中获得了在 改变激发光功率时的受激峰变化曲线。 从实验过程中,充分验证了液芯光纤可以降低受激拉曼散射阈值 的设想,在对实验数据的研究过程中还发现,当在溶剂(二硫化碳) 中掺入不同量的溶质(β-胡萝卜素),二硫化碳的受激拉曼阈值及受 激拉曼峰的饱和强度,随着溶质浓度的变化而变化,总的变化规律为, 二硫化碳的一阶受激拉曼 Stokes 线的受激阈值随溶液浓度的变小而 变小,但是变化不是成线形关系,当浓度小到一定程度,受激阈值的 变化就不是很明显,另外受激谱线的饱和值随溶液浓度的增大而变小。 这种现象产生的原因是当某种拉曼散射液体的某阶 Stokes 谱线落入 某种染料的荧光谱带内,而激发光谱线落入该荧光物质的吸收带内, 则染料荧光可选择性增强该拉曼散射液体的该阶 Stokes 谱线,其它未 落入荧光谱带内的谱线可被削弱。 第 56 页 WP=62 吉林大学硕士学位毕业论文 在论文中还发现,随着光纤长度的增强,可以受激拉曼散射的阈 值是可以降低的,但是光纤损耗等耗散效应也随着光纤长度的增强而 增强,这说明有一个平衡点,使得光纤的累积作用同耗散作用达到平 衡,这就是光纤的最佳长度,通过分析得到光纤最佳长度为2 αp ,αp 为光纤及样品对斯托克斯光的损耗因子,可见随着光纤研制技术的发 展,光纤最佳长度可以越来越长,而受激拉曼散射阈值会降的更低。 液芯光纤受激拉曼散射研究提供了一种可以大幅度降低受激拉曼 散射阈值的方法,从而可以在没有高功率的激发光时,能够得到受激 拉曼谱,这在分子结构研究,光谱探测,传感技术等领域,有着很强 的应用性。而且论文实验过程中,发现的受激拉曼阈值及受激光谱线 的饱和值随着荧光染料浓度的不同而发生变化的现象,为实现可控的 受激拉曼效应提供了一种可行的实验方法。 根据光纤受激拉曼散射的效应制成的宽带可调谐的光纤拉曼激光 器(RFL)用于光纤拉曼放大器(FRA),目前光纤拉曼激光器的研究 正成为大功率单模激光器的一个研究热点。随着液芯光纤技术研究的 深入,液芯光纤在这一领域将会得到更广阔的应用。 本论文中所进行的受激拉曼阈值的研究,在国内外未见相关报道, 是全新的研究,这种研究为分子探测,分子结构研究提供了一种全新 的实验技术,随着技术手段的成熟必然会对各种领域中拉
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O436

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董景星,楼祺洪,宁东,向世清,魏运荣;氦氢混合气体中受激拉曼散射的脉宽特性[J];强激光与粒子束;1996年04期
2 叶震寰,楼祺洪,董景星,朱晓峥,魏运荣;甲烷和氢气混合气体中的多波长拉曼转换[J];中国激光;2004年06期
3 徐贲,岳古明,张寅超,胡欢陵,周军,胡顺星;惰性气体对受激拉曼散射的影响[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
4 余仲秋,李心民,徐永安, 袁斌,沈书泊;掺铒光纤中受激拉曼散射与受激四光子混频研究[J];光散射学报;1995年Z1期
5 楼祺洪,徐剑秋,董景星,黄峰,魏运荣;氢气中的超宽带拉曼脉冲压缩[J];中国激光;2000年01期
6 李春明,孙秀平,张喜和,王兆民;双折射光纤受激拉曼散射偏光特性的实验研究[J];光学学报;2005年03期
7 刘邦群,高晖,刘祖荫;掺铒石英光纤中的受激拉曼散射及受激四光子混频[J];中国激光;1998年01期
8 ;无线电系运转了我国第一台高压氢受激拉曼散射激光移频器[J];清华大学学报(自然科学版);1982年04期
9 钟先琼,陈小波,靳丽红,杨经国,黎源倩;染料荧光增强苯的受激拉曼散射[J];光散射学报;1999年04期
10 谷怀民,邢达,徐剑秋,Ken-ichi Ueda;单频激光抽运的石英光纤宽带受激拉曼散射实验研究[J];中国激光;2002年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 臧竞存;单秉锐;邹玉林;;受激拉曼散射(SRS)技术与拉曼激光晶体研究动态[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
2 吴国祯;;关于拉曼旋光峰强的研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
3 门志伟;房文汇;刘波;里佐威;;罗丹明B荧光增强苯受激拉曼散射研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
4 凌曦;张锦;;石墨烯作为拉曼增强基底研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
5 陈秀丽;刘军贤;尹晓林;黎永青;王桂文;;拉曼镊子分析血红细胞的携氧能力[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
6 叶安培;张勇;马宏飞;熊宇乐;;拉曼光镊技术及其在单细胞研究中的应用[A];第七届全国液体和软物质物理学术会议程序册及论文摘要集[C];2010年
7 陶站华;袁玉峰;刘军贤;黄庶识;黎永青;;利用拉曼光镊分析红酵母合成类胡萝卜素[A];第七届全国光生物学学术会议论文摘要集[C];2010年
8 李开开;曾光;郭郁葱;张韫宏;;硫酸镁微液滴水和重水交换动力学的微区拉曼研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
9 李洁;李红华;张庆华;;维生素C在不同pH值下的拉曼特征光谱研究[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
10 邓时滨;凌曦;徐伟高;张锦;;单根单壁碳纳米管上吸附分子的拉曼信号检测[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 庞文生;也拉曼村的新希望[N];阿勒泰日报(汉);2011年
2 记者 张彦莉 彭文明;也拉曼水库加紧建设[N];新疆日报(汉);2011年
3 记者 张辉;华电紫金也拉曼水库开工奠基[N];阿勒泰日报;2010年
4 记者韦良俊;也拉曼水库今日开工[N];阿勒泰日报;2010年
5 记者 张建琛;中美科学家发明增强拉曼光谱检测新技术[N];科技日报;2010年
6 黄适远;巴拉曼:吹绿天山南北[N];中国民族报;2010年
7 记者 张辉;华电紫金也拉曼水库装满情意[N];阿勒泰日报;2010年
8 记者 张愎 实习记者 张岚;赛思·卡拉曼:未来20年股市可能“零回报”[N];第一财经日报;2011年
9 南京师范大学 闫巍;二十世纪的“野蛮人”[N];美术报;2007年
10 本报专稿 郭懿芝;希腊最年轻的总理卡拉曼利斯[N];世界报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 房文汇;分子能量耦合转移增强受激拉曼散射研究[D];吉林大学;2012年
2 门志伟;荧光对二硫化碳分子受激拉曼散射的影响[D];吉林大学;2010年
3 田艳杰;Beta-胡萝卜素的共振拉曼散射及其荧光增强受激拉曼散射研究[D];吉林大学;2007年
4 王卓;基于受激拉曼散射效应的窄带GaAs太赫兹辐射源及新型太赫兹探测技术的理论研究[D];天津大学;2009年
5 雷建设;光纤放大器中一些问题的研究[D];上海大学;2001年
6 左剑;液芯光纤中全反式β胡萝卜素对二硫化碳(CS_2)受激拉曼散射影响的研究[D];吉林大学;2008年
7 冷静;气体中的受激拉曼散射研究及其在激光波长转换中的应用[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
8 王著元;拉曼光纤放大器及多波长拉曼光纤激光器的研究[D];东南大学;2005年
9 孙秀平;光纤中的受激拉曼散射及其应用的研究[D];长春理工大学;2007年
10 张诗按;自适应脉冲整形相干控制的研究[D];华东师范大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘明伯;连续激光作用下空芯石英光纤内荧光增强苯的受激拉曼研究[D];长春理工大学;2010年
2 于淼;荧光物质对受激拉曼散射的影响[D];长春理工大学;2010年
3 陈建;液芯光纤受激拉曼散射研究[D];吉林大学;2004年
4 刘丹丹;四磺酸基苯基卟啉荧光增强苯的高阶受激拉曼散射[D];长春理工大学;2012年
5 曹安阳;分子间费米共振对拉曼散射影响的研究[D];长春理工大学;2011年
6 夏菁;荧光种子增强受激拉曼散射的研究[D];长春理工大学;2010年
7 姚雪;宝石拉曼数据库的建立[D];昆明理工大学;2008年
8 李玥;有机气体受激拉曼散射的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 李真;钼酸锶拉曼激光晶体的生长及其性质研究[D];山东大学;2011年
10 程娟;染料荧光增强受激拉曼散射的实验研究[D];四川大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026