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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

左剑  
【摘要】: 光纤中受激拉曼散射是一种非线性光学现象,因其转换效率高,可调谐波长范围广等特点被认为是获取多频率光源的有效手段之一。我们利用共轭自然染料分子全反式β胡萝卜素分子的荧光作为受激拉曼散射的种子信号,多阶斯托克斯拉曼谱线的阈值得到了降低,谱线强度增强,实现了以自然染料分子为介质的液芯光纤中多频率光源输出的新技术。这种新技术不但能够克服普通激光染料分子带来的激光增益过程与受激拉曼散射的能量竞争问题,而且荧光种子技术提高了在以液体为介质的空核光纤中受激拉曼技术基础上的多频率光源的输出效率。在理论上,通过两组受激拉曼耦合波理论模型的拟合分析,我们探讨了荧光种子诱导受激拉曼散射的物理机制,加深了对受激拉曼耦合波理论模型中斯托克斯谱线之间多重相互作用的认识;另一方面,通过这组实验我们也得到了受激拉曼耦合波方程模型在不同近似条件下的形式与应用范围。这对于光纤中受激拉曼理论的发展、光纤光源以及光纤激光器的发展都有着重要意义。 本文将分成五个部分,对以自然染料分子为液芯介质的液芯光纤中受激拉曼斯托克斯谱线输出的实验和理论模型进行了深入研究。第一部分介绍了自发和受激拉曼效应,液芯光纤中受激拉曼散射现象的历史与研究现状,以及论文的主要内容。第二部分介绍光纤中受激拉曼散射的耦合波理论。第三部分介绍全反式β胡萝卜素分子的光学性质及其在荧光种子诱导受激拉曼散射过程中的所起的作用。第四部分介绍光纤内随溶液中β胡萝卜素分子浓度变化的一阶斯托克斯谱线的阈值、饱和值变化及二阶斯托克斯谱线随荧光种子信号的加入发生的阈值变化。理论上,一组近似下的耦合波理论方程被用来对实验结果进行拟合分析解释。第五部分介绍液芯光纤内实现一、二、三阶低阈值斯托克斯谱线同时输出的实验与理论研究。理论上,通过加入了谱线相互作用项的耦合波方程的拟合对比分析,揭示出荧光种子效应对受激拉曼散射影响的物理机制与意义。


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