激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性的抑制效应

本文研究了激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性激发的抑制效应.通过改变激光参数和等离子体参数,利用一维粒子模拟验证了当激光带宽远大于线性增长率时,带宽对受激拉曼散射的线性增长阶段具有明显的抑制作用.模拟研究同时表明通过选择适当的调频参数和降低受激拉曼散射的线性增长率可以使带宽的抑制效应更明显.但是激光带宽并没有使受激拉曼散射完全消失,其抑制作用主要体现在延长不稳定性线性增长的时间.     

间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性

间接驱动惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)中,激光能量除了通过逆轫致机制被吸收和传输,还会激发各种参量不稳定性(受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)、受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)、双等离子体衰变(Two-Plasmon Decay,TPD)等),大幅降低激光-靶丸耦合效率并破坏辐射场对称性.因此,激光等离子体不稳定性是实现聚变点火的最大风险之一,研究、理解和抑制以SBS和SRS为主的激光等离子体不稳定性一直在激光聚变研究中占有重要地位.本文从激光(L)、等离子体(P)和不稳定性机制(Ⅰ)这三个方面介绍了激光间接驱动ICF框架下理解和抑制激光等离子体不稳定性(Laser Plasma Instability,LPI)的研究进展和机遇.     

355 nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究

自从受激拉曼散射被发现以后,发现了多种拉曼介质,这些拉曼介质有气体、液体还有固体,从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线,光谱分布从紫外到近红外,有效拓宽了激光光谱范围。增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体,在这些晶体中Ba（NO3）2晶体是最有潜力的材料之一。该文研制出一套实验系统,通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064 nm激光实验系统;在1064 nm有源光基础上,完成泵浦光355 nm激光的搭建;完成355 nm激光泵浦Ba（NO3）2晶体的受激拉曼散射实验研究。     

强散射介质中0π脉冲的受激拉曼光谱

拉曼光谱由于具有响应速度快,灵敏度高,不侵入待测物质等特点,近年来在生物和医学检测及成像领域的应用受到了较多的关注.然而,生物活组织往往具有较强的散射特性,影响受激拉曼光谱的成像质量.为了提高受激拉曼光谱的成像质量,引入脉冲波形技术,采用对拉曼散射具有较高敏感性的0π脉冲为斯托克斯脉冲,利用离散偶极矩近似方法,对强散射介质中的脉冲传输进行数值模拟.研究发现:在多次散射的作用下,尽管激光脉冲强度随着其在介质中的传输距离增大而衰减,但受益于0π脉冲的特性,输出信号在双光子共振时的强度将增强2倍左右,为提高强散射介质中的受激拉曼光谱质量提供了一个新的可能.     

用染料激光增益增强弱增益拉曼模式的受激拉曼散射的经典理论

 建立了用染料激光增益增强弱拉曼模式的受激拉曼散射(SRS)的经典理论,详细给出了拉曼增益g_R,染料激光增益g_D和总损耗α的表达式,并在其推导过程中对经典理论作了修正,最后得到了激光增益和受激拉曼增益可以共同使SRS强度的指数部分快速增长的结果,可以很好地解释观察到的实验现象,并为其提供理论依据.     

超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传输特性

用一维粒子模拟研究了超短激光脉冲在非均匀等离子体中传输时产生的光孤子结构和脉冲的分裂现象.比较了不同的激光强度和等离子体密度梯度对脉冲传播的影响.研究表明:超短激光脉冲在非均匀等离子体中传播时能产生传输的类孤子结构;随着入射激光强度的增大,等离子体对激光的反射密度反而减小,孤子脉冲的平均传播速度也减小;随着等离子体密度梯度的增大,等离子体对激光的反射密度变大,孤子脉冲的平均传播速度减小,孤子脉冲传播到高密度梯度的等离子体区域时,发生了全反射,反射的孤子脉冲在传播过程中由于能量的损失,低频脉冲被等离子体俘获,形成后孤子,而高频脉冲则继续传播,使得脉冲分裂.     

高压氢受激拉曼散射中反斯托克斯散射的研究

高压Ｈ２受激拉曼散射（ＳＲＳ）是实现宽带激光移频的重要途径，在基础理论及技术应用研究两方面均颇具意义。本文讨论了高压氢受激拉曼散射中、反斯托克斯散射的两种空间分布。指出，随着外界条件的不同，反斯托克斯散射的空间分布是不同的。在一定的条件下，这个空间分布可以由环状散射和轴向散射共同组成。本文对二阶反斯托克斯散射进行了实验研究，获得了环状散射和轴向散射对Ｈ２压力和泵浦强度的依赖关系。实验结果与理论计算结果是一致的。     

受激拉曼散射中的激光“耗尽”

用染料调Q红宝石激光器激发了苯、硝基苯、二硫化碳等六种有机液体的受激拉曼散射.在特定的条件下观察到拉曼光谱强度分布出现I_(s_1)(z)>I_l(z)以及I_(s_2)(z)>I_(s_1)(z)>I_l(z)的现象,这是由入射激光场与拉曼辐射场之间强烈的非线性耦合造成的入射激光场的“耗尽”现象,它导致受激拉曼散射的高转换效率。对所观察现象进行了讨论.     

水的受激Raman散射

利用532 nm脉冲激光研究水的受激Raman散射, 并利用激光诱导产生的等离子体解释了前向、 后向和侧向水受激Raman散射的差异. 结果表明: 水与甲醇和乙醇的受激Raman阈值基本相同,  大于苯、 甲苯和二硫化碳的受激Raman阈值; 当能量为140 mJ时, 出现前向Stokes和反Stokes 3 426 cm^-1谱线, 后向和侧向出现3 400,3 268 cm^-1的受激Stokes谱线.     

激光与线性递增等离子体作用的非线性过程研究

利用四阶Runge-Kutta法进行数值求解,研究了密度梯度尺度、等离子体初始密度和激光强度对强激光与密度线性递增等离子体的自聚焦效应的影响。研究表明:密度梯度尺度越小,束腰宽度受相对论自聚焦的影响越大,又由于等离子体密度的线性递增分布,峰值会逐渐减小;密度线性递增,相对论自聚焦的效果越明显,之后束腰宽度峰值会由于不均匀密度项的影响而逐渐减小;随着激光强度的增大,在密度线性递增等离子体中,衍射作用越明显,越不利于自聚焦的产生。所得结果对强激光与线性递增等离子体产生自聚焦方案具有理论指导意义。     

Study of stimulated Raman and Brillouin scattering in a finite interaction region under the convective instability condition

We discuss stimulated Raman scattering (SRS) and stimulated Brillouin scattering (SBS) under the convective instability condition with a one-dimensional three-wave interaction (3WI) model.Using linear theory,we deduce the temporal growth rate,gain exponent,and reflectivity of the backward scattered wave in a finite interaction region.We find that the growth rate is not only determined by the laser intensity and plasma density and temperature,but also related to the spatial gain.The length of the interaction region is important to the gain exponent and backscattering level.We simulate the developments and evolutions of SRS and SBS based on the 3WI equations.Our numerical results consist with the linear theory.     

Raman散射线的强度

根据量子电动力学理论,给出了线性 Raman 效应中,相应的 Raman 散射强度公式;讨论了在激光辐射扬激励下,一般受激 Raman 散射的一些特点.     

强激光受激转动喇曼散射的瞬态阈值理论计算

由半经典耦合方程出发,本文完整建立了均匀大气中准直激光传输时瞬态受激转动喇曼散射的阈值理论,讨论了激光脉冲波形、激光波长、气压等对瞬态阈值的影响。     

Raman crystal lasers in the visible and near-infrared

Raman lasers based on potassium gadolinium tungstate and lead tungstate crystals pumped by a≈120 ps Nd: YAG laser at 1.064/μm were developed. High reflection mirrors for the Stokes wavelength have been used to generate near-infrared and eye safe spectral region of 1.15 - 1.32/μm. Second harmonic generation of the generated Raman lasers was observed. Eifficient multiple Stokes and anti-Stokes picosecond generation in 64 crystals have been shown to exhibit stimulated Raman scattering on about 700 lines covering the whole visible and near-infrared spectrum. All stimulated Raman scattering (SRS) wavelengths in the visible and near-infrared spectrum are identified and attributed to the SRS-active vibration modes of these crystals.     

PS激光泵浦高压H_2的受激喇曼散射研究

利用脉宽20ps、脉冲序列能量约40mJ的锁模Nd:YAG线偏激光泵浦高压氢,在365至605nm范围内获得的70余条受激喇曼散射(SRS)谱线.经分析,这些谱线分别与氢的振动喇曼频移4156cm~(-1)和4144.2cm~(-1)的一些反斯托克斯(AS)谱线及由它们激励产生的各阶转动SRS谱线(转动喇曼频移为587cm~(-1))相对应.     

Raman injection laser

Stimulated Raman scattering is a nonlinear optical process that, in a broad variety of materials, enables the generation of optical gain at a frequency that is shifted from that of the incident radiation by an amount corresponding to the frequency of an internal oscillation of the material. This effect is the basis for a broad class of tunable sources known as Raman lasers. In general, these sources have only small gain (approximately 10(-9) cm W(-1)) and therefore require external pumping with powerful lasers, which limits their applications. Here we report the realization of a semiconductor injection Raman laser designed to circumvent these limitations. The physics underlying our device differs in a fundamental way from existing Raman lasers: it is based on triply resonant stimulated Raman scattering between quantum-confined states within the active region of a quantum cascade laser that serves as an internal optical pump--the device is driven electrically and no external laser pump is required. This leads to an enhancement of orders of magnitude in the Raman gain, high conversion efficiency and low threshold. Our lasers combine the advantages of nonlinear optical devices and of semiconductor injection lasers, and could lead to a new class of compact and wavelength-agile mid-and far-infrared light sources.     

蒽醌分子的深紫外针尖增强拉曼散射的化学增强机制

利用含时密度泛函理论来研究深紫外针尖增强拉曼散射光谱的化学增强机制的报道,引发了许多关于紫外针尖增强拉曼散射的实验研究。本文通过含时密度泛函理论来计算铝3-蒽醌分子-铝3结在262 nm光能量激发下的拉曼光谱,结果表明该分子的拉曼光谱是针尖增强共振拉曼散射光谱,其化学增强因子为107。这表明在生物和材料领域,针尖增强共振拉曼散射技术可用于深紫外区域的指纹振荡光谱研究。     

高功率激光焊接光致等离子体的形成机理研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法，深入探讨了高功率激光焊接过程中光致等离子体的形成过程以及等离子体导致激光能量损失的机理，结果表明：等离子体的产生与入射激光能量密度有关，激光能量的损失主要表现为吸收和散射两种方式，其大小与入射激光波长有关