气体受激拉曼散射中高阶斯托克斯的研究

摘要

受激拉曼散射（SRS）是激光波长转换的重要的方法。气体作为受激拉曼散射的介质能够承受更高的泵浦能量，拉曼活性气体种类丰富，可满足实际应用中对激光波长多样的需求。气体受激拉曼散射产生的高阶斯托克斯光频移较大，激光波长能够达到中红外范围。
　　本论文采用长光程拉曼增益池的设计，增加泵浦激光与气体介质的相互作用长度，促进高阶斯托克斯波长的输出。主要研究内容如下：
　　（1）研究了长光程条件下在甲烷和氘气中的高阶斯托克斯光转换效率，分别实验不同气压下随泵浦能量逐渐增大的变化情况和不同光程数对高阶斯托克斯光光子转换效率的影响，并且对它们各自产生的一阶和二阶斯托克斯光进行取样对比。
　　（2）研究了甲烷气体的后向受激拉曼散射情况，分析了后向受激拉曼散射产生和增益的机理。
　　（3）研究了光程长短对高阶斯托克斯光光子转换效率的影响。探究了散热风扇对实验中热效应的影响。
　　本文中甲烷二阶斯托克斯光的转换效率达到最大值17.2%，波长为2804 nm；氘气介质产生的二阶斯托克斯光的转换效率达到最大值24.9%，波长为2920 nm。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 受激拉曼散射的研究背景与相关应用

1.2 气体受激拉曼散射研究现状

1.3 本论文的主要内容

第二章 受激拉曼散射的基本理论

2.1 受激拉曼散射基本概念与产生机制

2.2 受激拉曼散射电磁理论解释[28]

2.3 受激拉曼散射的小信号增益公式[29,30]

第三章 甲烷、氘气的腔内长光程受激拉曼散射的研究

3.1 甲烷气体的腔内长光程受激拉曼散射

3.2 氘气气体的腔内长光程受激拉曼散射

3.3 甲烷和氘气的S2的转换效率对比

3.4 小结

第四章 甲烷的前、后向斯托克斯光转换效率及降低热效应的装置设计

4.1 长、短焦距透镜效果对比

4.2 不同焦距透镜对甲烷的受激拉曼散射产生前后向S1的影响

4.3 散热风扇对热效应的影响

4.4 小结

第五章 光束质量研究和实验中出现的问题及解决办法

5.1 斯托克斯光光束质量研究

5.2 影响受激拉曼散射实验的一些因素及解决办法

5.3 小结

总结

致谢

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果