外部荧光种子增强苯液芯光纤受激拉曼散射的阈值研究

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受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)在非线性光学、等离子体、拉曼激光器、拉曼放大器等许多方面具有重要的应用。特别在光纤中的受激拉曼散射研究受到了非常广泛的关注,其研究成果扩大了相干辐射的物理机制,丰富了受激拉曼散射的应用。本论文结合液芯光纤技术,实现了外部荧光种子植入法增强受激拉曼散射技术,并研究其降低受激拉曼散射阈值的有效性。  论文中采用“外部荧光种子植入”法将荧光染料与拉曼介质分离开来,既保持拉曼介质的纯净,又避免了染料对拉曼介质的SRS的吸收,从而更有效地增强了拉曼介质SRS的强度。  本论文主要工作如下:  1.使用石英毛细玻璃管,以纯苯为拉曼介质制作液芯光纤,采集纯苯的各阶Stokes线及其阈值;并在苯的各阶Stokes线光谱范围内,找到满足光谱匹配条件的荧光染料作为种子。  2.在无外部染料荧光种子时苯的各阶Stokes线阈值条件下,研究了两种不同染料荧光种子:罗丹明6G和罗丹明B对苯的SRS的影响。实验结果表明:与无染料荧光种子时相比,罗丹明6G荧光种子对苯的一阶、二阶和三阶Stokes光强分别增强了4.2倍、3.8倍和2.9倍;罗丹明B荧光种子对苯的一阶、二阶和三阶Stokes光强分别增强了3.4倍、5.9倍和3.4倍。  3.在有无外部染料荧光种子条件下,分别研究了苯的一阶Stokes光谱强度随泵浦能量的变化关系,得出各种荧光种子条件下苯的一阶Stokes线的阈值曲线。通过对比分析得出:外部染料荧光种子的加入使苯的一阶Stokes阈值从无外部荧光种子时的1.61mj分别降低到罗丹明B荧光种子的1.48mj和罗丹明6G荧光种子的0.12mj。  4.在罗丹明6G和罗丹明B两种染料荧光种子条件下,采集不同泵浦能量时苯的二、三阶Stokes线,分析其泵浦阈值,并采集阈值泵浦能量时苯的各阶SRS光谱。实验结果表明,罗丹明6G荧光种子使苯的二阶、三阶Stokes谱线阈值分别降低了0.41mj和0.54mj;罗丹明B荧光种子使苯的二阶、三阶Stokes谱线阈值分别降低了0.80mj和0.54mj。  因此,只要选择染料种子的荧光光谱范围与拉曼介质的SRS光谱范围重叠,利用外部染料荧光种子植入法,可有效地降低拉曼介质SRS的阈值并增强SRS光谱的强度。
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