氣體中的受激拉曼散射研究及其在激光波長轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用.pdf

1、受激拉曼散射(SRS)作為一種受激散射過程，具有與激光輻射完全相同的特性，可以用于產(chǎn)生新的相干輻射資源，已成為激光波長變換的一種重要方法。本論文采用脈沖三倍頻Nd：YAG激光在兩種帶寬模式下對甲烷、氫氣和氧氣中的受激拉曼散射進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下： 寬帶(1cm-1)泵浦模式下，后向散射由于增益系數(shù)要遠(yuǎn)比前向SRS的小得多，故完全被抑制了。在這種模式下，本文主要考察了前向SRS中各級Stokes之間的能量分布及其轉(zhuǎn)換效率隨

2、氣體壓力和泵浦能量的變化情況；并討論了四波混頻在高級Stokes產(chǎn)生中的作用和惰性氣體對多級Stokes轉(zhuǎn)換的影響。對于CH4、H2和O2，其前向一級Stokes的最大量子轉(zhuǎn)換效率分別可達(dá)79﹪、83﹪和29.6﹪，基本上都超過文獻(xiàn)中報道的相應(yīng)結(jié)果。單縱模(0.003cm-1)泵浦模式下，后向散射由于其增益系數(shù)大大變強，因而可以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率。在甲烷和氫氣中，后向散射主要是后向SRS，其最大量子轉(zhuǎn)換效率分別可達(dá)64.7﹪和58.6﹪

3、；而在氧氣中則主要是受激布里淵散射，其最大轉(zhuǎn)換效率可達(dá)74﹪。在該模式下，本文重點對前向和后向受激散射之間的競爭進(jìn)行了研究；并討論了熱效應(yīng)和惰性氣體對這種競爭的影響。此外，本文還建立了一個準(zhǔn)二維的數(shù)值模型，從理論上對前向和后向SRS之間的競爭進(jìn)行了深入研究；并利用該模型，成功地模擬了低脈沖頻率下甲烷中的實驗結(jié)果，同時解釋了其他條件下的相應(yīng)結(jié)果。 論文最后部分針對高功率連續(xù)波激光的拉曼轉(zhuǎn)換，提出了一種反饋式多程池方案；并以此方案為