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受激非弹性散射
发布时间:2014-06-18 18:19:23 作者:

  前面所讨论的SPM、XPM和FWM等非线性光学现象,均起源于光纤介质对光的三阶非线性极化响应。除此之外,还存在另一类重要的光与介质非线性相互作用的形式,即受激非弹性散射。由三阶非线性极化所导致的非线性效应与受激非弹性散射过程之间最本质的区别在于:在前一类非线性光学过程中,光场与介质之间不发生能量交换,是在介质中的光子之间发生能量和动量转移;而受激非弹性散射过程则起源于光场与介质振动态(声子)之间的相互作用,是光子与声子之间所发生的能量和动量交换。当入射光子(通常称为泵浦光)将一部分能量转移给声子(对应于分子从低振动能态跃迁至高振动能态)时,散射光子(通常称为斯托克斯光)的频率将相应降低,产生所谓斯托克斯频移。与此相反的频率上转换(相当于光场从介质中获得能量)过程,在光纤中发生的概率可以忽略。因此,光纤中的受澈非弹性散射过程将产生较低频率的光子,或者对较低频率上的光场提供光增益作用。这种新频率的产生或增益作用,是以消耗泵浦光的功率为代价的。

    根据参与散射过程的介质振动态性质的不同,受激非弹性散射可以分为受激喇曼散射(简称SRS)和受激布里渊散射(简称SBS)两类。SRS所描述的是光子与分于振动态(光学声子)之间的相互作用,由于光学声子具有较高的振动频率,光纤中SRS所引起的喇曼增益谱带宽可达40 THz量级。当入射光子波长为1 pm时,喇曼增益谱峰值所对应的额移约为13 THz。SBS所描述的则是光子与晶体振动态(介质中的声波,通常称为声学声子)之间的相互作用,由于声学声子的振动频率较低,光纤中的布里渊增益谱带仅约IO MHz数量级,布里渊增益的峰值所对应的频移约为IO GHz。总之,由于光学声子和声学声子性质的不同。导致了SRS和SBS之间

具有不同的性质。

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