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《四川大学》 2004年
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染料荧光增强受激拉曼散射的实验研究

程娟  
【摘要】:利用脉冲激光泵浦拉曼活性介质,当达到其受激拉曼散射(Stimulated Raman scattering-SRS)阈值时,介质将产生受激拉曼散射,视介质种类的不同而形成不同频移和不同阶次的斯托克斯(Stokes)谱线和反斯托克斯(Anti-Stokes)谱线。由于SRS可用以产生新频率的相干辐射,扩展激光的频谱范围,因而在激光物理及其应用研究中具有十分重要的意义。与光学参量振荡器(OPO)和染料激光器(DL)相比,SRS有很多优点:拉曼频移确定、线宽很窄、方向性好和成本相对较低等。但SRS的转换效率较低,使它在实际应用中受到限制。近年来,很多科研工作者都在寻求增强SRS的新方法。 工作物质在光泵作用下,能量被储存在激活介质内处于激发态的粒子中,系统处于粒子数反转状态。当一定频率的外来信号通过该激活介质时,激发态粒子在信号光作用下产生受激辐射,这种辐射叠加于外来光信号并使之得到加强。使用荧光染料作为增强介质,当SRS产生的Stokes辐射通过处于粒子数反转状态的荧光介质时,可以实现Stokes波的有效放大。 本文报道所开展的应用染料荧光增强SRS的系列实验研究及结果: 在若丹明6G染料荧光增强CS_2的受激拉曼散射实验中,散射介质和荧光介质的共线配置使CS_2的一阶和二阶Stokes波分别获得了1.7和96.6的增益。 为避免CS_2的SRS效应中强烈自聚焦的影响,开展了C_6H_6的SRS在R6G中的放大研究。苯的受激喇曼散射阈值较CS_2高,当相互作用长度足够长时,能够较CS_2获得较稳定的SRS输出。由于R6G乙醇溶液的荧光谱峰和C_6H_6的SRS一阶Stokes波的波长相近,当C_6H_6的Stokes光经过R6G染料池时,Stokes波和染料荧光的相互作用,可获得二波近共振耦合,实现Stokes 四川大学硕士学位论文 波的共振放大。实验结果表明,在特定的染料溶液浓度下,1阶和2阶Stokes 波得到有效放大,放大倍数分别为3.81和6.1。 C3H6O是一种弱拉曼增益介质,自聚焦阐值也相对较高,一般情况下难 于激发SRS,可以预期,在染料荧光增强实验中,用C3H6O作为SRS介质,可 以得到更加稳定的sRs放大结果。C3H6o的拉曼频移较大(2920cm一’),若丹 明B(RB)的荧光谱范围比 R6G更宽,用RB作为荧光染料放大C3H60的SRS, 不仅可以获得Stokes波的有效放大,而且在一定染料浓度范围内,泵浦激光 (532帅,绿色)、染料激光(575一598nm,黄色)和红色Stokes光(629.9nm) 同时存在,稳定输出。变化染料浓度,三色激光的强度关系可变,且染料激 光波长在575一598lun范围内可调谐。 本研究工作的创新之处在于将散射介质和荧光介质分开,解决了两种介 质难于混溶的难题,且实验过程简单,实验装置经济有效。在实验中获得了 R6G中C 52的SRS高效放大、C6H6的SRS共振增强以及RB中C3H6O的 SRS的有效放大和三色激光(波长为532nm,575一598nm和629.9nm)的稳定 输出。实验研究工作表明,适当选择拉曼介质和荧光介质,拉曼介质在泵浦 激光激发下产生拉曼激光,荧光介质选择吸收剩余泵浦激光并增强所需频率 拉曼激光,最后可获得高效率、高方向、窄线宽和高稳定度的调频激光输出。 应用该实验方法产生的拉曼调频激光可作为激光医疗、激光指向、激光 大气雷达、多波长激光表演以及科学研究等多方面用激光光源。若作为激光 艺术表演,将是现有绿光激光的很好补充。 关键词:受激拉曼散射(S RS);染料荧光;荧光增强;二硫化碳(C 52); 苯(C6H6):丙酮(C3H6O);若丹明6G(R6G);若丹明B(RB) 之 ~喃‘...............................曰........-----___浏目目睦
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O437.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【参考文献】
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【同被引文献】
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