本项目研究染料荧光增强受激拉曼散射(SRS)Stokes 波机制, 研究Stokes 波与荧光的相互作用及能量转换,建立荧光增强Stokes 波理论模型。研究拉曼介质和荧光介质光谱特性,探索实现荧光增强SRS效应对荧光介质与拉曼散射介质的最佳选择条件,建立荧光增强受激拉曼散射实验装置,以此实现紫外、可见至近红外波段多波长受激拉曼散射Stokes 波的高效率、高光束质量转换。项目研究成果将大大提高受激拉曼散射Stokes 波转换效率,接近或达到染料调频激光(DL)或光学参量振荡器(OPO)的综合调频性能,促进拉曼激光器成为实用化调频激光光源。
本研究项目提出并完成了使用荧光增强受激拉曼散射(SRS)以产生新的激光光源的方法研究,该方法极大地提高了可见光波段SRS转换效率,使拉曼激光的实用性大大提高。本课题研究了ns,ps和fs脉冲激光激发SRS的荧光增强。其中ns脉冲激发放大技术已较成熟,先后实现了对苯、四氯化碳、环己烷、二硫化碳、丙酮等多种物质SRS的有效放大,被放大后的SRS有着较高光束质量发散角可小于0.2mrad,线宽小于0.9nm,脉宽小于2.6ns。转换效率也很可观,例如,被DCM 荧光增强后,从激发激光(532nm, 7ns)到环己烷一阶Stokes波(630nm, 5ns)的转换效率高于50%,如此高的转换效率使得放大后的Stokes波可直接应用于实际。以ps脉冲激光激发,成功实现了从800nm的激发激光到1064 nm 的拉曼激光转换。应用固体荧光介质(ND:glass)增强Stokes 波,实现了 20% 的能量转换效率。以fs脉冲激发亦获得了良好效果。染料荧光增强SRS使得其转换效率得到极大提高,从而使拉曼激光这种激光调频方法能在更多领域得以实用。