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受激拉曼散射(Stimulated Raman scattering,SRS)是研究分子结构的一种重要分析手段。作为一种受激辐射,SRS同样具有阈值、增益与衰减等问题,而如何更有效地获得物质的受激拉曼散射光谱,围绕着这几个方面展开了广泛的研究。
在本论文的工作中,主要采用了从液芯光纤(Liquid-core optical fibers,LCOF)外部植入荧光种子的办法来线性地放大受激拉曼散射的初始光强,从而放大受激拉曼散射信号。这种方法既可以使得拉曼散射信号得到放大,又保证荧光物质与拉曼介质相互分离,在获得受激拉曼散射信号放大的同时,不污染拉曼介质,这一特点在实际应用中具有重要的意义。本文从实验上研究并分析了影响外部荧光种子增强液芯光纤中受激拉曼散射的因素。
本文主要工作有:
1.研究了外部荧光染料浓度对增强液芯光纤中的受激拉曼散射的影响。实验表明,随着罗丹明6G浓度的增大,二硫化碳的受激拉曼散射光强度并没有呈现出线性的增强,而是存在一个最佳浓度,此时可获得最有效的受激拉曼散射放大,并对此给予了解释。在我们的实验条件下得到的最佳浓度为4×10-6mol/L。
2.研究了泵浦光强度对增强液芯光纤中的受激拉曼散射的影响。实验表明,泵浦光强增大时,染料荧光也获得增强。对于SRS来说,在同时获得指数性增强和自发拉曼噪声线性放大作用后,受激拉曼散射会更易激发,受激拉曼散射过程中的级联效应被充分体现出来。
3.研究了荧光种子植入位置对增强液芯光纤中的受激拉曼散射的影响。实验中分别观察了将荧光种子从液芯光纤前端、中间以及末端三个位置植入时二硫化碳的受激拉曼散射光谱,结果表明,由于在前端的荧光增益长度最长,故SRS获得最强的放大效果,而末端最弱,这与理论结果相符。
4.在采集二硫化碳的受激拉曼散射光谱的实验过程中,当光强到达一定强度时,观察到在540nm位置附近总会出现双峰。通过对二硫化碳的振动模式分析,我们认为该峰为二硫化碳的两个振动基频(对称伸缩振动655.6cm-1与弯曲振动398cm-1)的差频所产生,该差频的频率
与弯曲振动模式的频率非常接近,发生了费米共振,产生了双峰结构。