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荧光对二硫化碳分子受激拉曼散射的影响

门志伟  
【摘要】: 受激拉曼散射在非线性光学、等离子体、拉曼激光器、拉曼放大器等方面有着重要的应用。尤其是石英光纤中的受激拉曼散射研究更得到了广泛的关注,其研究成果扩大了相干光辐射的物理机制,丰富了受激发射的波长。本论文中,我们将荧光种子增强微液滴中受激拉曼散射技术与液芯光纤技术联用,来达到降低受激拉曼散射阈值并且能很好收集和控制受激散射光的目的。 本论文主要分三个部分讨论荧光种子对二硫化碳高阶受激拉曼散射阈值、斯托克斯和反斯托克斯生长线型以及一阶斯托克斯线偏振光偏振状态的影响。 (1)我们将用含有全反式β-胡萝卜素的二硫化碳溶液作为液芯光纤芯液体,研究全反式β-胡萝卜素对二硫化碳受激拉曼散射的影响,并且进一步做了理论上的拟合和解释。得出以下结论:在不同浓度下,全反式β-胡萝卜素的放大自发辐射或荧光对二硫化碳受激拉曼散射起着主要的增强方式。由于全反式β-胡萝卜素的荧光和液芯光纤的双重增强作用,很小能量激光获得了多级高阶受激拉曼散射。该研究对更深的理解荧光增强受激拉曼散射机理,更深层次探讨光子-声子相互作用的物理机制有着重要的意义。 (2)在受激拉曼过程中当相位匹配被满足时,会同时产生斯托克斯和反斯托克斯波,而且它们的强度相差不大,这与自发拉曼散射的情况非常不同。因此,这部分我们分别研究液芯光纤中存在荧光种子(全反式β-胡萝卜素或者罗丹明B)的二硫化碳溶液或纯二硫化碳溶液的情况下,其一阶斯托克斯和一阶反斯托克斯线型生长变化特性。在不同的荧光物质增强作用下,产生的斯托克斯和反斯托克斯线的生长起始点(泵浦能量)和强度有所不同。所以我们可以通过选取不同的荧光种子来控制斯托克斯或者反斯托克斯线的强度,为可控的受激拉曼散射光源提供新方法。 (3)在拉曼放大器以及泵浦探测技术中对泵浦光和探测光的偏振状态有着严格的要求,即当泵浦光与探测光的偏振状态平行时受激拉曼散射增益最大。因此我们研究在荧光种子存在条件下,荧光种子性质对一阶斯托克斯偏振态的影响。我们将全反式β-胡萝卜素和荧光素分别溶于二硫化碳溶液中,将其注入空芯石英光纤内,由于液芯光纤的保偏特性,泵浦光和受激产生的斯托克斯光均可以保持其初始偏振状态不变。在光场诱导分子再转向效应下,使得在不同的荧光种子作用下一阶斯托克斯线偏振光转向不同,全反式β-胡萝卜素使得一阶斯托克斯相对于泵浦光转动了88○,而荧光素使其转动61○,同时我们给出了相应的理论推导及其计算。这为泵浦探测技术中偏振状态的选取提供了新的手段。


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