受激拉曼散射

摘要： 相干拉曼散射以其无标记、高灵敏、化学特异性等优势,被广泛应用于生物、医学、物理和化学的光谱与成像应用。通过对光场各项参数的调控,从时域、频域、相位、偏振等特性入手,可以解决光谱与成像应用中的实际问题。本文以光场调控原理为主线,综述了相干拉曼散射光谱与成像应用的研究进展。

摘要： 由于具有高品质、高效率、高鲁棒性、结构紧凑等优点,光纤激光系统在近20年飞速发展,并得到广泛应用。然而发展至今,依旧存在着一些因素(如非线性效应、热效应、模式不稳定性等)限制着光纤激光系统功率的进一步提升。作为其中的一种主要限制因素,受激拉曼散射效应不仅降低了光纤激光器的输出效率,后向斯托克斯光还会提高系统的损毁风险。最近的研究结果表明,少模光纤中受激拉曼散射在引起模式不稳定性的同时,还会导致准静态的模式退化。因此,需要发展有效的拉曼抑制手段来突破现有瓶颈,促进高功率高光束质量光纤激光发展。在介绍高功率少模光纤激光中受激拉曼散射效应新表征的同时,从高功率光纤激光系统整体优化角度出发,总结整理了相关抑制技术研究新进展,并展望未来可能的研究方向。

摘要： 基于光-原子混合干涉仪构建了一种新型的光-原子相位自锁定的加速度计.虽然在目前所有加速度计中,全光类型的加速度计由于其体积小、精度高,成为了最常用且也是最稳定的加速度计;但由于其测量带宽受到的限制,所以极大地限制了其使用的范围.基于此,设计了一种新型的光-原子加速度计(Atom-Light Accelerometer,ALA).该加速度计的特点:首先,在原子系统中通过受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)过程构成光-原子混合干涉仪;其次,由反射镜构成加速度计的弹性质量块,在实验平台上,当质量块受到一个加速度作用时,就会接收到外界带来的位移的变化,从而将相位的变化引入到干涉仪中;最后,通过干涉条纹的变化,即可感知到引入相位的大小,继而推出位移的变化量,因此也就获得了加速度的大小.该加速度计的优点:SRS过程中产生的斯托克斯光场和对应产生的原子自旋波相位是相互关联的,从而保障了装置中相位的稳定性;该装置简单,测量范围可调,增加了其适用的范围;同时,理想情况下,其精度能超越标准量子极限(Standard Quantum Limit,SQL).

摘要： 光纤耦合半导体激光器(LD)泵浦的光纤激光放大器具有体积小、功质比高、稳定性好等优点,在工业加工和军事国防等诸多领域都有着广泛且重要的应用。然而,受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼效应和模式不稳定效应,LD泵浦的光纤激光放大器难以同时实现高功率及高亮度激光输出。为实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出,需要结合现有的器件工艺水平并同时实现对放大器中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应的有效抑制。报道了基于单位自研大模场增益光纤成功实现13 kW功率、高光束质量激光输出。激光器采用主振荡功率放大结构,放大级采用单后向981 nm泵浦自研大模场增益光纤,在总泵浦功率为15 kW时,输出功率达到12.94 kW,光束质量M2因子约为2.85。通过进一步优化器件性能及光纤模式控制,有望实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出。

摘要： 基于波分复用的多波长射频光传输系统能通过单根光纤传输多路射频信号,该技术被广泛应用于国防军事等领域中。在同一根光纤中传输时,由于光与光纤的相互作用会形成同频串扰。本研究通过搭建多通道波分复用的射频光传输系统,利用矢量网络分析仪来测量通道间的串扰。结合已有的理论对通道间的串扰进行仿真研究,并对受激拉曼散射和交叉相位调制形成的串扰进行计算,理论仿真与测试符合较好。对该串扰的测量与形成机制的分析可指导实际射频光传输的信号频率与光波长的分配。

摘要： 在激光间接驱动的惯性约束聚变(ICF)中,高强度激光与低密度等离子体发生相互作用,会激发两种受激散射过程:受激布里渊散射和受激拉曼散射.它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子,从而危害聚变点火过程.因此,理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法,是ICF研究中重点关注的问题.介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型,以及这些模型在实验数据分析中的具体应用.这些理论模型与实验研究一起,为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用.

摘要： 受激拉曼散射、受激布里渊散射等激光等离子体不稳定性(LPI)是激光等离子体物理领域最重要的研究课题之一.特别是在激光驱动的惯性约束聚变中,LPI会造成相当份额的激光能量损失,破坏辐射对称性,产生的超热电子还会预热靶丸,进而影响压缩效率和聚变能量增益.近期,在美国国家点火装置上开展的实验表明对LPI物理过程的充分理解和有效控制对成功实现ICF点火至关重要.我们对近期LPI方面的一系列研究进展进行了简单介绍与讨论.首先,回顾了描述LPI过程的三波耦合理论,由此得出了LPI在线性阶段的增长率.接着讨论了一些复杂情景下的LPI物理过程,譬如LPI的非线性发展阶段、级联LPI、多光束LPI以及LPI间的非线性耦合.最后,着重介绍了一系列抑制LPI的技术方案,包括束匀滑技术、光束时域整形、宽带激光、偏振旋转激光以及外加磁场等.

摘要： 设计了纤芯直径小—大—小变化的"纺锤形"增益光纤,利用该光纤可均衡模式不稳定和受激拉曼散射抑制的矛盾,提升光纤激光器的输出功率.基于自研的纺锤形增益光纤搭建了主振荡功率放大器(MOPA),实现了5 kW的功率输出,放大器光光效率为66.6％,拉曼散射抑制比大于45 dB,M2因子约2.0.通过优化光纤的设计,可以提升激光器的光束质量和效率.

摘要： 近年来随着科技的发展,人们通过多路超短脉冲的协同工作极大的扩展了超快激光的应用潜能,在时间分辨超快测量、光谱成像、高功率合成等众多领域取得了重要进展。本文将对这些应用和进展以及多路超短脉冲激光协同工作系统中的关键技术-多路超短脉冲的同步技术展开讨论和总结。

摘要： 振荡放大一体化光纤激光器具有振荡器抗回光能力强和放大器效率高的双重优点,在工业领域有着很好的应用前景.国防科大首次实现了输出功率大于5 kW的振荡放大一体化光纤激光器,光光效率约为80％.重点研究了该激光器在高功率运行时的可靠性和控制逻辑.首先,类比普通放大器中"不开种子、只开放大"的情况:在振荡部分泵浦源关闭时,瞬间开启放大部分泵浦源;其次,类比普通放大器中"不关放大、只关种子"的情况:在放大部分泵浦源开启时,瞬间关闭振荡部分泵浦.实验结果表明,以上两种极端情况下激光器都可稳定正常工作.首次验证了该激光器在控制逻辑和泵浦源开关顺序方面无特殊要求.

摘要： 球形微腔能否将腔外介质的拉曼增益耦合到腔内，并在微腔回音壁模式(WGM)的支持下形成腔外介质的受激拉曼散射(SRS)，通过石英球腔在纯水中的SRS实验，首次观察到水的拉曼增益确实可以通过WGM的消逝场耦合进入球腔，并在腔内形成拉曼光的受激辐射放大。

摘要： 为了有效提高受激拉曼散射(SRS)强度、降低SRS阈值，一种有效的措施是通过荧光内部种子植入的方法增强拉曼介质自发拉曼噪声强度。然而，荧光内部种子植入法中激光染料的直接掺入，一方面导致染料对泵浦光和部分SRS光有吸收，另一方面会污染拉曼介质。为此，采用了一种“荧光外部种子植入法”，即把充有拉曼介质的液芯光纤插入含有激光染料溶液的毛细管中，实现了染料介质与拉曼介质分离的同时，又可利用染料荧光增强SRS。

摘要： 用β-Carotene的CS2溶液作为液芯光纤的芯液体,进行CS2受激拉曼散射研究.实验结果表明,应用液芯光纤可以明显的降低受激拉曼散射阈值,获得最大强度受激拉曼散射的光纤最佳长度L为光纤总损耗系数α倒数的2倍.在浓度为10-8～10-6mol·L-1范围内,随浓度增加,CS2一阶Stokes的阈值增加;而与纯CS2溶液比较而言β-Carotene的CS2溶液中CS2二阶Stokes线阈值得到减低.其原因是β-Carotene在CS2中溶液浓度变化对CS2受激拉曼散射阈值的影响.

摘要： 本文介绍了利用拉曼介质的受激拉曼散射是实现激光频率转移的有效途径，对拉曼介质置于激光二极管(LD)泵浦的激光器的腔内的全固化拉曼激光器进行了研究。

摘要： 本文报道一种利用偏振的受激拉曼光声光谱(PARS)技术测量拉曼退偏比的新方法,在该方法中,光声信号来自受激拉曼散射产生的激发态粒子的弛豫。通过测量并拟合光声信号强度I随pump光与Stokes光偏振方向夹角θ的变化关系,得到分子的退偏比ρ。较之其他的测量拉曼退偏比的方法,如传统的自发拉曼散射和偏振的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS),光声方法具有灵敏度高,实验操作和数据处理简单,结果准确的特点。在实验中,以球陀螺分子CH4为测试对象,测量了其v1和v3模Q支以及V3模S支(J=6→J=8)的拉曼退偏比,并与理论值做了比较,结果表明,此测量精度可以达到±0.005。

摘要： DWDM（密波分复用）系统中引起功率损耗的非线性效应主要是SRS（受激拉曼散射）和FWM(四波混频)，本文在适当假设和近似的基础上，从理论上得出了由这两个因素决定的信号功率方程，并作出了分析和计算，指出了减小这类功率损耗的主要途径。

摘要： 本文通过数值模拟与理论分析研究了光谱色散匀滑（SSD）对空气受激转动拉曼散射（SRRS）的影响。首先，验证了SSD对SRRS的抑制作用。其次，证明了SSD对SRRS的抑制作用源于两方面：第一，电光相位调制器使激光谱线展宽导致Stokes光增益减小；第二，光束经电光调制器与衍射光栅后引入的横向空间色（频率）循环降低了光束近场通量调制度。最后，研究了SSD参数对SRRS 增益的影响。

摘要： 本文通过数值模拟与理论分析研究了光谱色散匀滑（SSD）对空气受激转动拉曼散射（SRRS）的影响。首先，验证了SSD对SRRS的抑制作用。其次，证明了SSD对SRRS的抑制作用源于两方面：第一，电光相位调制器使激光谱线展宽导致Stokes光增益减小；第二，光束经电光调制器与衍射光栅后引入的横向空间色（频率）循环降低了光束近场通量调制度。最后，研究了SSD参数对SRRS 增益的影响。

摘要： 本文通过数值模拟与理论分析研究了光谱色散匀滑（SSD）对空气受激转动拉曼散射（SRRS）的影响。首先，验证了SSD对SRRS的抑制作用。其次，证明了SSD对SRRS的抑制作用源于两方面：第一，电光相位调制器使激光谱线展宽导致Stokes光增益减小；第二，光束经电光调制器与衍射光栅后引入的横向空间色（频率）循环降低了光束近场通量调制度。最后，研究了SSD参数对SRRS 增益的影响。

摘要： 本文通过数值模拟与理论分析研究了光谱色散匀滑（SSD）对空气受激转动拉曼散射（SRRS）的影响。首先，验证了SSD对SRRS的抑制作用。其次，证明了SSD对SRRS的抑制作用源于两方面：第一，电光相位调制器使激光谱线展宽导致Stokes光增益减小；第二，光束经电光调制器与衍射光栅后引入的横向空间色（频率）循环降低了光束近场通量调制度。最后，研究了SSD参数对SRRS 增益的影响。

摘要： 本发明涉及一种级联受激电磁耦子散射和受激拉曼散射的可调谐激光器及其工作方法，该激光器包括二极管激光器、光学耦合镜片、激光谐振腔、斯托克斯参量振荡腔和旋转位移平台；二极管激光器与光学耦合镜片相连接，光学耦合镜片与激光谐振腔相连接；斯托克斯参量振荡腔与激光谐振腔之间的角度为1°‑7°；斯托克斯参量振荡腔后腔镜和斯托克斯参量振荡腔输出镜均设置在旋转位移平台上，通过调节旋转位移平台实现斯托克斯参量振荡腔和激光谐振腔之间的角度调谐，输出不同波长的受激拉曼激光。本发明成功实现了一个激光器可以同时级联两种不同受激散射，通过角度调谐输出不同波长的受激拉曼激光。

摘要： 本发明为受激布里渊散射与受激拉曼散射组合压缩超短脉冲激光器，包括：泵浦源、光隔离系统、二分之一波片、第一偏振片、脉宽可调的SBS脉宽压缩系统，所述激光器还包括第一反射镜和SRS产生放大系统，单纵模激光器作为泵浦源发出泵浦光，依次经过光隔离系统、二分之一波片、第一偏振片后进入SBS脉宽压缩系统；泵浦光在SBS脉宽压缩系统被压缩成百皮秒激光，压缩后的百皮秒激光被第一偏振片和第一反射镜反射后进入SRS产生放大系统中进行进一步的压缩放大。通过SBS脉宽压缩技术与SRS脉宽压缩技术组合压缩的技术方案，克服了SBS脉宽压缩技术的压缩极限制约，达到比调Q技术更窄脉宽，比锁模技术更高能量的激光脉宽输出。

摘要： 本发明涉及一种级联受激电磁耦子散射和受激拉曼散射的可调谐激光器及其工作方法，该激光器包括二极管激光器、光学耦合镜片、激光谐振腔、斯托克斯参量振荡腔和旋转位移平台；二极管激光器与光学耦合镜片相连接，光学耦合镜片与激光谐振腔相连接；斯托克斯参量振荡腔与激光谐振腔之间的角度为1°‑7°；斯托克斯参量振荡腔后腔镜和斯托克斯参量振荡腔输出镜均设置在旋转位移平台上，通过调节旋转位移平台实现斯托克斯参量振荡腔和激光谐振腔之间的角度调谐，输出不同波长的受激拉曼激光。本发明成功实现了一个激光器可以同时级联两种不同受激散射，通过角度调谐输出不同波长的受激拉曼激光。

摘要： 本发明提供了一种抑制光纤双向传输系统中双向传输信号光之间受激拉曼散射（SRS）串扰的方法。该方法基于双向传输光纤的拉曼增益系数偏振敏感原理，使双向光纤中不同方向的信号光之间的SRS串扰得到了有效的抑制，在保证双向传输通信质量的同时，进一步提升了系统的传输容量。本发明主要利用SRS抑制系统与偏振接收系统，将不同方向的信号光的偏振态进行调整，使其正交化后进入双向光纤，由于光纤的拉曼增益系数偏振敏感，正交化后的信号光之间的SRS串扰就能得到有效的抑制。采用本发明的方法，能够提高系统的信号传输质量，可有效降低系统的误码率，并且在一定程度上能够提升光纤双向传输的传输容量。

摘要： 本发明涉及拉曼激光技术领域，具体地说是一种非对称式流动气体受激拉曼散射变频装置，其中气体循环主管路为密闭管路且一侧为气流驱动段、另一侧为通光段，气流驱动段设有气流驱动装置，通光段一端与输入导光臂同轴连接、另一端与输出导光臂同轴连接，且输入导光臂位于通光段外侧一端设有激光输入腔镜、位于通光段内部一端设有输入隔离光学窗，输出导光臂连接通光段一端设有向外倾斜的输出隔离光学窗、远离通光段一端设有激光输出腔镜，气体循环主管路一端设有导流平衡管与输出导光臂连通。本发明使拉曼介质循环流动且通光段保持较好的层流状态，既保证散热，也减少激光光路偏折畸变等情况，可用于大功率或较高重复频率激光的拉曼变频。

摘要： 本发明涉及拉曼激光技术领域，具体地说是一种管道式流动气体受激拉曼散射变频装置，其中气体循环主管路包括气流驱动段、通光段和连接段，气流驱动段设有气流驱动装置，通光段一端设有输入导光段、另一端设有输出导光段，且输入导光段上设有第一端管与对应连接段连接，输出导光段上设有第二端管与对应连接段连接，输入导光段入口设有激光输入窗口，输出导光段出口设有激光输出窗口，输入导光段和输出导光段内均设有气体导流窗，且两个气体导流窗对称向外倾斜，两个端管均设有导流平衡管与对应导光段连通。本发明使拉曼介质循环流动且通光段保持较好的层流状态，保证散热且减少激光光路偏折等情况，可用于大功率或较高重复频率激光的拉曼变频。

摘要： 本发明涉及拉曼激光技术领域，具体地说是一种闭环式流动气体受激拉曼散射变频装置，包括气体循环主管路、气流驱动装置、第一光学窗口和第二光学窗口，气体循环主管路为闭环式密封管路且一侧为气流驱动段、另一侧为通光段，气流驱动段设有气流驱动装置，气体循环主管路一端设有第一光学窗口、另一端设有第二光学窗口，且第一光学窗口、通光段和第二光学窗口呈一线设置，所述第一光学窗口和第二光学窗口对称设置且分别通过固定组件固定于所述气体循环主管路上。本发明使拉曼介质循环流动且流动管路中的通光段保持较好的层流状态，保证散热并减少气流不均匀或涡流导致的激光光路偏折畸变等情况，可用于大功率或较高重复频率激光的拉曼变频。

摘要： 本发明涉及拉曼激光技术领域，具体地说是一种流动气体受激拉曼散射变频装置，其中气体循环主管路一侧为气流驱动段、另一侧为通光段，气流驱动段设有气流驱动装置，通光段一端与第一导光臂同轴连接、另一端与第二导光臂同轴连接，第一导光臂远离通光段一端设有激光输入腔镜、连接通光段一端设有第一隔离光学窗，第二导光臂连接通光段一端设有第二隔离光学窗、远离通光段一端设有激光输出腔镜，第一隔离光学窗和第二隔离光学窗对称设置且均向外倾斜，气体循环主管路一端设有第一导流平衡管与第一导光臂连通、另一端设有第二导流平衡管与第二导光臂连通。本发明保证散热同时也减少光路偏折畸变等情况，可用于大功率或高重复频率激光的拉曼变频。

摘要： 本发明涉及一种多模高功率光纤激光器及其抑制受激拉曼散射效应的方法，将至少两种激光波长输出的单模组激光器进行合束组成多模组光纤激光器，可以有效抑制光纤激光系统中引发的受激拉曼效应，有效提高光纤传输的功率密度；对激光系统来说，尤其是大功率激光应用系统，如激光切割、焊接系统，有着十分重要的意义。

摘要： 本实用新型为受激布里渊散射与受激拉曼散射组合压缩超短脉冲激光器，包括：泵浦源、光隔离系统、二分之一波片、第一偏振片、脉宽可调的SBS脉宽压缩系统，所述激光器还包括第一反射镜和SRS产生放大系统，单纵模激光器作为泵浦源发出泵浦光，依次经过光隔离系统、二分之一波片、第一偏振片后进入SBS脉宽压缩系统；泵浦光在SBS脉宽压缩系统被压缩成百皮秒激光，压缩后的百皮秒激光被第一偏振片和第一反射镜反射后进入SRS产生放大系统中进行进一步的压缩放大。通过SBS脉宽压缩技术与SRS脉宽压缩技术组合压缩的技术方案，克服了SBS脉宽压缩技术的压缩极限制约，达到比调Q技术更窄脉宽，比锁模技术更高能量的激光脉宽输出。