T325光的原理-拉曼效應、拉曼散射、拉曼受激散射、拉曼受激散射放大器

計劃是寫拉曼放大器，這得先寫受激拉曼散射，又牽扯到拉曼效應。

之前那篇拉曼效應因為電腦壞掉原始文檔也over了，乾脆再畫一遍。

拉曼爺爺在印度是神一般的存在，自帶光環的一生，雖然拉曼在科學上作出卓越的貢獻，可他最喜歡的是玫瑰。

去世時，被葬於他的玫瑰花園。

1921年，33歲的拉曼，代表印度最高學府加爾各答大學，到牛津參加英聯邦的大學會議，還去英國皇家學會發表個演講。

要知道，這在當時的印度有多難，想當年18歲的拉曼就發表nature的文章，可是印度是英國的殖民地，要想成為科學家就先要到英國受訓，拉曼帥哥身體不好達不到受訓的條件。

當時的印度只有會計這個職業不需要去英國受訓，19歲高智商的拉曼考了會計第一名，去財政部賺五斗米糊口，業餘時間做科研。

這是一種多fighting的人生，多無奈的現實啊。10年之後，拉曼業餘的科研成就已經卓越的不要不要的，就被特聘成教授。

所以33歲的拉曼叔叔代表印度最高學府參加英聯邦的大學會議，是相當不容易。

意氣風發的拉曼叔叔在回程的郵輪上，人生如此輝煌，天藍藍海藍藍

然後，遇到一位母親無法回答孩子的問題，拉曼叔叔是科學家叔叔啊，16歲就知道瑞利叔叔，他說：

可是，科學家拉曼再一琢磨，細細的觀察之後，發現:

藍和藍不一樣

拉曼爺爺的小宇宙再次爆發，參加學術會議還帶著各種光學儀錶呢，邊做實驗邊寫論文。

在船中途靠岸休息時，這兩篇光芒四射的論文寄走了。

他寫的是什麼：海水的藍，不是天空的藍的反射，而是光與水分子作用後的新光子，新頻率導致的新顏色。

之後的7年，拉曼叔叔的小組開始各種研究，用量子力學的角度來解釋拉曼散射和瑞利散射。

瑞利散射木有能量交換隻改變了光子的方向。

瑞利散射有能量交換

7年發表了五六十篇論文。國華在想，19歲拉曼同學考會計時時什麼心情~~~

這麼閃耀的大獎，大伙兒不知道怎麼用，因為散射的光太弱啦。

人生就是這樣子，一直做一直做，春天的玫瑰種子總有一天開出耀眼的玫瑰，一朵朵鮮艷的玫瑰來安撫拉曼的人生。

之後，拉曼叔叔繼續做著研究，42歲的拉曼叔叔，靜靜地研究到72歲的拉曼爺爺，這時世界上傳來一個聲音

梅曼發明激光器啦~~~~

拉曼爺爺的小宇宙再次迸發，我的散射終於派上用場啦~~

1962年伍德伯里（Woodburry）和恩戈（Ng）在研究以硝基苯作Q開關紅寶石激光器的克爾盒時，探測到從克爾盒發射出的強紅外輻射信號，波長是767.0nm。按照紅寶石的能級及其與諧振腔的耦合來看，該裝置輸出的激光光譜只存在694.3nm譜線。然而，用分光儀測量波長時，發現若無克爾盒時，確實只存在694.3nm譜線，—旦在腔中加上硝基苯克爾盒，則除了694.3nm外，還有767.0nm譜線。經反覆研究，紅寶石材料的確不存在767.0nm譜線。後來證實它是硝基苯所特有的，是由強紅寶石激光引起的一條拉曼散射斯托克斯譜線

什麼是斯托克斯線，前頭有斯托克斯光子的說法，光子把能量送給分子，產生一個斯托克斯光子，在光譜上是這樣。

光子把能量給分子，咦，這不是電子可以獲得能量了哇（n這和激光器的受激輻射咋就辣么像?)

光子有時候也欺負物體分子，吸收人家的能量。叫反斯托克斯光子，生成的光譜叫反斯托克斯線。

斯托克斯光子，是物體吸收光子能量，哇，這事情好玩兒。然後就有了受激拉曼散射。

光子把能量送給電子，電子激發，加上分子振動，然後一生二，二生四，這就可以放大啦~~~

有些物體有點貴，比如金剛石啦，這要給國華，首選做成鑽戒。

來一段教科書：

（1）液體：主要是以苯（C6H6）、二硫化碳（CS2）、四氯化碳（CCl4）、丙酮、二甲亞碸等為代表的幾十種有機液體，它們具有較大的拉曼散射截面和一些熟知的散射頻移譜線，散射頻移對應這液體分子的振動拉曼躍遷。

（2）固體：主要是以金剛石、方解石、鈮酸鋰、硝酸鋇、鎢酸鋇等為代表的單晶體，此外尚有光學玻璃和光學玻璃纖維等介質，散射頻移也對應這分子或玻璃體網路單元的振動拉曼躍遷。

（3）氣體：高效率的SRS可在很多分子氣體（如H2、D2、N2、CH4、SF6等）系統中產生，受激拉曼可以分別是基於這些分子的振動、振-轉或純轉動拉曼躍遷，工作氣壓通常在幾十個大氣壓以上，以獲得較高的增益因子。此外，利用某些金屬原子蒸氣作為介質，也可以產生對應於電子躍遷的受激喇曼散射。

拉曼光纖放大器（Raman Fiber Amplifier，RFA)，是利用受激拉曼散射效應（SRS：Stimulated Raman Scattering）來工作的。

如果一個弱信號光與一個強泵浦光同時在一根光纖中傳輸，強泵浦光的能量通過SRS耦合到光纖硅材料的振蕩模中，然後又以較長的波長發射，該波長就是信號光的波長，從而使弱信號光得到放大，獲得拉曼增益。

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