赵崎策，陶宗慧，夏 腾，杜 丹，王琳楠

(长春中国光学科学技术馆，长春130117)

光在通过介质的时候，会有一部分的能量偏离原来的传播方向而向空间的其他方向弥散开来，我们把这种现象称之为散射。

1928年，印度物理学家拉曼(C.V.Raman)和克利希南(K.S.Krishnan)在研究液体苯对光的散射时候，从实验上发现了这种散射，所以称它为拉曼散射。受激拉曼散射效应的出现，不仅丰富了受激发射的波长，而且开拓了强激光与物质相互作用新的领域。从基础研究的角度来看，SRS效应的出现不仅促进了已有的拉曼散射技术的新发展，而且扩展了产生强相干光辐射的基本物理机制。目前，受激拉曼散射是产生可调谐激光辐射的有效方法之一［1，2］。

1 受激拉曼散射

受激拉曼散射与自发拉曼散射相比有以下几点特性［3］:

第一，受激拉曼散射有明显的阈值性。只有当入射的激光光强超过一定值以后，受激拉曼散射才会发生。而不论入射光强如何，自发拉曼散射总是能发生。

第二，受激拉曼散射光的方向性很好。当入射的激光光强超过了激励阈值以后，拉曼散射的光束空间发散角显著变小，一般是可以达到和入射激光相接近的发散角。一阶斯托克斯辐射的发散角约为1o～2 o，并且受激拉曼的散射光主要发生在前向和后向，而自发拉曼散射光方向性不明显。

第三，受激拉曼散射光的强度很高。它的光强可以达到与入射激光光强或功率密度相比拟的程度。在一般的情况下，入射光向拉曼散射光的能量转换效率为25%。当入射光的强度达到阈值后，拉曼散射光甚至随入射功率的增加而成指数倍的增长。

第四，受激拉曼散射光具有高阶散射性。在加强入射光的光强或增加介质长度时，便可出现高阶散射光［4，5］。

2 实验分析

2.1 实验一:一级放大1064 nm激光实验

实验所采用的是退压式电光调Q方式，室温时，电光晶体的关门电压为946 V，合适晶压为3460 V。未加放大级测得的1064 nm激光的输出能量，如表1所示。

表1 1064 nm输出能量随注入能量的变化Tab.1 1064 nm output energy changes with the implantation energy

实验中所用的电源的储能电容为C=100 μF，电源注入能量的计算公式为E=1/2*C*V2，其中V为电源注入电压。在本振级注入能量一定时，依次加大放大级的注入能量，测得的1064 nm激光的输出能量如表2所示。

表2 输出1064 nm激光的基本参数Tab.2 Basic parameters of output 1064 nm laser

2.2 实验二:以LBO为三混频晶体的BN晶体受激拉曼散射的实验

第一，用LBO作为三混频晶体，由于考虑到LBO的尺寸很小，实验中在本振级的YAG棒上加一Φ2的小孔。

图1 实验光路图Fig.1 Experimental light path diagram

小结:实验得到了355 nm紫光，但是未观察到受激拉曼散射现象，分析原因是紫光太弱。因为加上小孔光阑后，只有低阶横模才能形成振荡，高阶横模因衍射损耗掉，因此泵浦光能量很小。

第二，在上面实验的基础上，对实验系统稍作改动，拿去Φ2小孔，在倍频晶体后放一1 m透镜，将光斑聚焦到三混频晶体LBO上。

图2 实验光路图Fig.2 Experimental optical path diagram

因考虑到晶体有一定的损伤阈值，通过透镜聚焦后，峰值功率密度很大，为了防止损伤晶体，电源注入能量不大。在实验中得到355 nm的紫光，但未观察到受激拉曼散射现象。

3 小结

本文简要介绍了拉曼散射的发展过程和拉曼散射发展状况。以受激拉曼散射的理论为基础，构建了一套完整的BN晶体受激拉曼散射实验系统:泵浦源部分是采用了1064 nm激光倍频和频光355 nm激光;拉曼晶体部分为BN晶体。

从试验一中的光斑图可看出，光斑的模式均匀性较好，无强点，满足实验的要求。当光具有强点的时候，局部产生大的峰值功率密度，易造成晶体的损坏。加一级放大的目的是保证输出能量有一定的余量，实验中若355 nm激光不足以达到BN晶体的拉曼阈值，可以通过加大注入能量使得输出的1064 nm激光的能量进一步加大，从而达到输出的355 nm激光的能量加大的目的。

［1］ T.T.BASIEV，A.A.SOBOL，P.G.ZVEREV，etc.Raman spectroscopy of crystals for stimulated Raman scattering［J］.Opt.Mater，1999，11(4):307—314.［2］ P.G ZVEREV，W JIA，and H LIU.Vibrational dynamic of the Raman-active mode in barium nitrate crystal［J］.OPTICS LETTERS，1995，20(23):2378—2380.

［3］ 沈柯.激光原理［M］.北京:高等教育出版社，1986.

［4］ 葛文伟.钨酸钡拉曼激光晶体的生长及其性质研究［D］.济南:山东大学，2007.

［5］ 刘颂豪，赫光生.强光光学及其应用［M］.广州:广东科技出版社，1995.