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文档简介

1、相干反斯托克斯拉曼(CARS) 光谱学效应,2010级光学工程 商祥年,2010-12-23,目录,概述 原理 实验应用,效应概述,基于两作用光束的差频与样品拉曼散射频移相共振的四波混频效应；,实验装置,两束不同频率的激光束入射到待测样品中，并且至少其中一束光的频率是可调谐的； 上述两束入射光频率之差可以调谐到与样品本身的拉曼跃迁频率发生共振； 有关样品光谱学的信息是通过对特定的信息光束获得的，这一信息光束可以是通过样品后的一束入射激光，也可以是通过多波混频作用而产生的新的相干辐射光束,CARS原理,CARS是一种特殊的四波混频效应。 特点：三束入射光波中，两束入射光的差频与待测介质的拉曼跃迁

2、能级间隔产生共振，从而使三次非线性电极化率得到共振增强，并产生第四束向高频方向移动的相干波信号，频移值正好等于介质拉曼光谱频移值。,两束强单色激光：1、2 1：固定频率 2：可调谐，假设1 2 调谐2使（1- 2）= ：介质内某一拉曼散射的频移值（对应拉曼散射始、终能级间的间隔） 与 3 相互作用，产生相干信号光束 第四束波的空间方向,CARS原理,CARS简化物理模型,通过差频共振激励器来的介质内的频率为的相干电极化波，使得介质等价于一种三维动态光栅，从而有可能对频率为3的探测光束发生衍射作用，并产生频移值为 的具有不同空间取向的两束信号光波,实际情况,3 = 1 比较强、固定频率,相位匹配

3、,气体：三束波按同一方向实现相位匹配作用 固体、液体：当两入射光成一定的夹角入射时才可实现相位匹配,CARS作用,强单色光作用下，很多待测介质有可能产生荧光辐射，从而形成干扰背底而降低所需要的相干光信噪比，但是荧光辐射频率通常低于入射激光频率；因此，反斯托克斯信号光情况下，可以有效的避免荧光辐射背底的影响,CARS信号光产生过程的三次非线性电极化强度,方括号第二项,当1- 2 = 时，三次非线性电极化系数的共振项贡献将达到最大值,应用原理,一般状态下CARS信号光强表示,透镜聚焦方法提高CARS光强,应用原理,实验装置原理图,两入射光采用聚焦后的交叉入射方式,实验例子,优点,提供较高的信号光强或亮度 信号光束具有空间定向性

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