RP 系列激光分析設計軟件 | 拉曼散射
透明光學介質(zhì)對通過該介質(zhì)傳播的光的光強的非線性χ(3)響應非常快，但不是瞬時的。特別地，延遲的非線性響應是由晶體（或玻璃）晶格的振動引起的。當這些振動與光學聲子相關(guān)時，這種效應被稱為拉曼散射，而聲學聲子與布里淵散射相關(guān)。例如，當具有不同波長（通常具有相同的偏振方向）的兩個激光束一起傳播通過拉曼活性介質(zhì)時，較長波長的光束（稱為斯托克斯波）可以以較短波長的光束為代價進行光學放大。此外，晶格振動被激發(fā)，導致溫度上升。較長波長光束的拉曼增益可用于拉曼放大器和拉曼激光器。如果斯托克斯位移對應于幾個太赫的頻率差，則該增益可能是相當大的。 GTL gj'B
"S)2<tV
圖1示出了用于納秒脈沖信號放大的光纖中拉曼散射的數(shù)值模擬。它表明在合適的條件下，拉曼轉(zhuǎn)換可以是高效的。 @TF^6)4f
/8(c^
[attachment=124630] ]=\vl>W
圖1：作為案例研究的一部分，使用RP Fiber Power軟件的數(shù)值光束傳播功能模擬了拋物線指數(shù)多模光纖中光功率的演變。信號波被強烈放大，而泵浦波被強烈損耗。轉(zhuǎn)換過程涉及多種模式。 va N}M)W/
&HBqweI
某些拉曼晶體最常被用作拉曼增益介質(zhì)，盡管可以考慮各種玻璃(特別是光纖的形式).。 )Be?axI
Xmr|k:z
拉曼散射不僅可以發(fā)生在固體材料中，也可以發(fā)生在液體或氣體中。例如，分子氣體具有振動/轉(zhuǎn)動激發(fā)，并且觀察到的斯托克斯位移與這些相關(guān)。 !=%0
T P7'tb
拉曼效應與克爾效應一起發(fā)生，克爾效應是由電子的(幾乎)瞬時χ(3)響應引起的。 XCr\Y`,Z@
/{@^h#4M1
光子和聲子的相互作用 QP/%+[E.
7R9.g6j
在拉曼散射過程中，一個泵浦光子被轉(zhuǎn)換成一個較低能量的信號光子，光子能量的差異被聲子(晶格振動的量子)帶走。 Bu|U z0Y
C_xO k'091
原則上，一個已經(jīng)存在的聲子也有可能與泵浦光子相互作用，產(chǎn)生一個更高能量的光子，屬于更短波長的反斯托克斯波。然而，這一過程通常很弱，尤其是在低溫下。注意，如果四波混頻過程是相位匹配的，則強反斯托克斯光也可以從四波混頻中產(chǎn)生。 P7ktr?V0a
W[Kv
Qt3%
拉曼散射可以是自發(fā)的或受激的。當存在泵浦波但沒有信號輸入波(即沒有信號輸入光子)時，發(fā)生自發(fā)拉曼散射。它可以被認為是一種量子效應——信號場零點振蕩的放大。 mG4$
rP$vZ^/c
拉曼散射也被稱為非彈性散射，因為它所涉及的光子能量損失在某種程度上類似于機械物體碰撞中動能的損失。 gwVfiXR4
W
|