受激拉曼散射

受激拉曼散射是一种非线性光学效应，它发生在高强度激光与物质分子之间强烈的作用下，使得散射过程呈现出受激发射的特征。这种散射光被称为拉曼散射光。受激拉曼散射具有阈值特性，类似于激光器，只有达到一定的泵浦功率才能产生。

发现历史

受激拉曼散射现象最早由伍德伯里（Woodburry）和恩戈（Ng）在1962年偶然发现。他们当时正在研究使用硝基苯作为Q开关的红宝石激光器的克尔盒。通过实验，他们观察到了从克尔盒发出的强红外辐射信号，波长为767.0纳米。尽管理论上红宝石激光器只能输出694.3纳米的谱线，但在加入硝基苯克尔盒后，除了原有的谱线外，还出现了新的767.0纳米谱线。经过深入研究，他们确认了这条新出现的谱线属于硝基苯独有的拉曼散射斯托克斯谱线。随着激光功率密度的增加，767.0纳米谱线的强度显著增强，且具有良好的方向性和较窄的谱线宽度，表明此时的辐射已经转变为受激辐射。

工作介质分类

为了产生受激拉曼散射，工作介质应具备以下条件：对泵浦光和SRS光的高度透明性、较大的散射界面以及能够承受较高入射泵浦强度的能力。常见的用于产生受激拉曼散射的工作物质包括：

液体

主要包括苯（C6H6）、二硫化碳（CS2）、四氯化碳（CCl4）、丙酮、二甲亚砜等多种有机液体。这些液体具有较大的拉曼散射截面和已知的散射频移谱线，这些频移对应着液体分子的振动拉曼跃迁。

固体

主要采用金刚石、方解石、铌酸锂、硝酸钡、钨酸钡等单晶体制成。此外，还包括光学玻璃和光学玻璃纤维等介质。这些固体的散射频移对应的是分子或玻璃体网络单元的振动拉曼跃迁。

气体

高效SRS可以在多种分子气体（如氢气、氘气、氮气、甲烷、六氟化硫等）系统中产生。这些气体的受激拉曼散射可以基于分子的振动、振-转或纯转动拉曼跃迁。通常需要在数十个大气压以上的压力下操作，以获得更高的增益系数。另外，使用某些金属原子蒸汽也可产生相应的受激拉曼散射。

半导体

在外部直流磁场作用下的某些半导体介质（如铟锑晶体），可以通过导带电子在其塞满分裂子能级（朗道能级）之间的跃迁实现所谓的受激自旋反转拉曼散射。这种特殊的受激散射特点是散射频移可以通过改变外加磁场强度来进行连续调谐。

参考资料

受激拉曼散射.百度文库.2024-10-29

受激拉曼散射效应.百度文库.2024-10-29

受激拉曼散射的起源.百度文库.2024-10-29