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有机气体受激拉曼散射的研究

李玥  
【摘要】:本课题主要是利用受激拉曼散射实现高效率的有机气体的多波长转换,从而拓展激光波长的种类。论文从理论和实验两方面出发,研究了有机气体的受激拉曼散射的特性。 首先,本论文从基本理论出发,通过量子化学中DFT理论中B3LYP/6-31G(D)方法计算了C_2H_4和C_2H_6二种有机气体分子的振动频率和拉曼活性,并且利用Origin软件对C_2H_4和C_2H_6的拉曼光谱图进行了绘制,定性分析了拉曼活性与受激拉曼散射截面的关系。 其次,采用了二倍频的Nd:YAG激光器作为泵浦光源,研究了C_2H_4和C_2H_6二种有机气体分子的受激拉曼散射特性。在重复频率1Hz,脉冲宽度8ns,波长为532nm的YAG激光泵浦了压力为1.5MPa和2.5MPa的C_2H_4和C_2H_6气体,并且用OceanOptics光纤光谱仪测得了二种有机气体的受激拉曼发射谱。观察到C_2H_4气体在635nm和637nm处的一阶斯托克斯谱线、C_2H_6气体在630nm和634nm处的一阶斯托克斯谱线,C_2H_6在782nm处出现了二阶斯托克斯谱线。 最后,通过实验测量了上述两种气体的受激拉曼散射的阈值能量、一阶斯托克斯能量转化效率随着泵浦光能量变化的曲线关系以及一阶斯托克斯能量随着拉曼池气体压力的变化关系曲线,并根据实验现象分析了二种气体的受激拉曼散射特性。实验结果显示,在本实验条件下,C_2H_4和C_2H_6的一阶斯托克斯光的最大转换效率分别可达12.5%和15.5%。并且C_2H_6在同种条件下阈值能量低,但是更容易受到SRS过程中的其它非线性现象的影响,相比之下,C_2H_4气体输出的受激拉曼散射光更为稳定。


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