受激
拉曼散射是指高强度的激光和物质分子发生强烈的相互作用,使散射过程具有受激发射的性质,这种
散射光是拉曼散射光,所以这一种
非线性光学效应称受激拉曼散射。受激拉曼散射表现出阈值特性,像
激光器一样只有适当的泵功率才能产生。
受激拉曼散射现象是1962年伍德伯里(Woodburry)和恩戈(Ng)偶然发现的。他们在研究以
硝基苯作Q开关
红宝石激光器的
克尔盒时,探测到从克尔盒发射出的强
红外辐射信号,波长是767.0nm。按照
红宝石的能级及其与
谐振腔的
耦合来看,该装置输出的
激光光谱只存在694.3nm
谱线。然而,用
分光仪测量波长时,发现若无克尔盒时,确实只存在694.3nm谱线,—旦在腔中加上硝基苯克尔盒,则除了694.3nm外,还有767.0nm谱线。经反复研究,红宝石材料的确不存在767.0nm谱线。后来证实它是
硝基苯所特有的,是由强红宝石激光引起的一条拉曼散射斯托克斯谱线。当激光功率密度增加到超过1MW/
cm^2时,767.0nm谱线的强度显著增加,其输出
发散角很小,具有和激光同样好的
方向性,而且,
谱线宽度变窄,说明此时的767.0nm辐射已经是受激辐射。
对产生SRS的
工作介质的基本要求是:A、对
泵浦光和SRS光高度透明;B、具有较大的
散射截面;C、能承受较高的入射泵浦强度。通常用来产生受激拉曼散射的工作物质,大致可以分为以下几大类:
(3)气体:高效率的SRS可在很多分子气体(如
H2、D2、
N2、
CH4、
SF6等)系统中产生,受激拉曼可以分别是基于这些分子的振动、振-转或纯转动拉曼跃迁,工作
气压通常在几十个大气压以上,以获得较高的
增益因子。此外,利用某些金属
原子蒸气作为介质,也可以产生对应于
电子跃迁的受激拉曼散射。
(4)半导体:利用某些置于外加直流磁场中半导体介质(如InSb
晶体)的
导带电子在其塞满分裂子能级(
朗道能级)之间的跃迁,可实现一种特殊形式的所谓受激自旋反转拉曼散射。这种受激散射的特点是散射频移可通过改变外加
磁场强度而连续调谐。