透明
光學(xué)介質(zhì)對通過該介質(zhì)傳播的光的光強的非線性χ(3)響應(yīng)非常快,但不是瞬時的。特別地,延遲的非線性響應(yīng)是由晶體(或玻璃)晶格的振動引起的。當這些振動與光學(xué)聲子相關(guān)時,這種效應(yīng)被稱為
拉曼散射,而聲學(xué)聲子與布里淵散射相關(guān)。例如,當具有不同
波長(通常具有相同的偏振方向)的兩個
激光束一起傳播通過拉曼活性介質(zhì)時,較長波長的光束(稱為斯托克斯波)可以以較短波長的光束為代價進行光學(xué)放大。此外,晶格振動被激發(fā),導(dǎo)致溫度上升。較長波長光束的拉曼增益可用于拉曼放大器和拉曼
激光器。如果斯托克斯位移對應(yīng)于幾個太赫的頻率差,則該增益可能是相當大的。
5:
O,-b& DX4"}w 圖1示出了用于納秒脈沖信號放大的
光纖中拉曼散射的數(shù)值
模擬。它表明在合適的條件下,拉曼轉(zhuǎn)換可以是高效的。
.[hbiv# ]x`I@vSf7R
X?Z#k~JR 圖1:作為案例研究的一部分,使用RP Fiber Power軟件的數(shù)值光束傳播功能模擬了拋物線指數(shù)多模光纖中光功率的演變。信號波被強烈放大,而泵浦波被強烈損耗。轉(zhuǎn)換過程涉及多種模式。
[iT#Pu5 6>;dJV 某些拉曼晶體最常被用作拉曼增益介質(zhì),盡管可以考慮各種玻璃(特別是光纖的形式).。
N!#TK9 /b~|(g31" 拉曼散射不僅可以發(fā)生在固體材料中,也可以發(fā)生在液體或氣體中。例如,分子氣體具有振動/轉(zhuǎn)動激發(fā),并且觀察到的斯托克斯位移與這些相關(guān)。
9lCZi? 4XsKOv 拉曼效應(yīng)與克爾效應(yīng)一起發(fā)生,克爾效應(yīng)是由電子的(幾乎)瞬時χ(3)響應(yīng)引起的。
ZHW|P `DcZpd.n 光子和聲子的相互作用
bF{14F$ DeL7sU 在拉曼散射過程中,一個泵浦光子被轉(zhuǎn)換成一個較低能量的信號光子,光子能量的差異被聲子(晶格振動的
量子)帶走。
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