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王新:掺 P 2 O 5 石英光纤受激喇曼散射研究
掺 P 2 O 5 石英光纤受激喇曼散射研究

(工程技术学院光电工程系光信息科学与技术专业王新)
(学号:2001303048)

内容提要:本文介绍了喇曼光纤激光器的最新进展以及受激喇曼散射的基本原理,并对国产
掺 P2O5 石英光纤的受激喇曼散射进行了研究。实验中采用掺 Yb 双包层光纤激光器为泵浦源,
以掺 P2O5 光纤为工作物质,采用两个镀膜平面镜作为腔镜。通过实验对受激喇曼散射的物理机
制进行研究学习。实验中获得 1251nm 波长的斯托克斯谱线,经计算得出 P2O5 的一级斯托克斯
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散射的阈值为 和掺 P2O5 光纤的斯托克斯频移为 1326cm 。
关键词:受激喇曼散射、斯托克斯散射、阈值、掺 P2O5 石英光纤
教师点评:通过对掺 P2O5 石英光纤喇曼激光器的实验研究,了解了受激喇曼散射和喇曼激
光器的工作原理,掌握了从事光纤研究的基本的实验方法。对实验中出现的问题能积极思考,并
能对实验现象做一些分析。论文思路流畅,条理清楚,是一篇优秀论文。(点评教师:杜戈果,
副教授)

一、引言
利用光纤的受激喇曼散射可以制造出喇曼光纤宽带放大器、喇曼光纤激光器。不同用途的
光纤由于制作工艺、材料的不同具有不同的喇曼增益系数。目前俄罗斯和日本的实验室都利用掺
P 光纤的二级喇曼频移做出了输出超过 1W、波长 1480nm 的喇曼光纤激光器,贝尔实验室最近做
出了输出功率为 、波长为 1472nm 的喇曼光纤激光器。

二、基本原理
当一束频率的光入射进共振频率为的介质时,当产生= −时称作斯
ω p ω M ω s ω p ω M
托克斯散射, = + 时称作反斯托克斯散射。斯托克斯散射光的强度可比反斯托克
ω as ω p ω M
斯强度大几个数量级。共振频率可以是介质分子的振动频率,也可以相应于电子能级或其
ω M
他能态。这种喇曼散射过程如图 1 所示。图 1-1 表示分子原来处于基态 n=O 上,一频率为
ω p
的入射光子被分子吸收的同时发射一个频率为= −的斯托克斯光子,然后分子被激
ω s ω p ω M
发到 n=1 的振动能级上。图 1-2 表示分子原来处在 n=l 的激发态上,散射的反斯托克斯光的频
率为= + 分子回到基态。
ω as ω p ω M
1
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电子激发态
ω P ω S ω P
ω as
n=1
ω M ω M
n=0
= −= +
ω S ω P ω M ω as ω P ω M
图 1-1 斯托克斯散射图 1-2 反斯托克斯散射
图 1 喇曼散射的两种过程

三、喇曼散射实验
实验装置
实验器材:掺 Yb 双包层光纤激光器、掺 P2O5 石英光纤、WX020814-44 镀膜平面镜 M、
WX020814-40 镀膜平面镜 M1、光纤钳、AV33012 型光纤切割器、ADVANTEST Q8384 红外光谱仪。
实验装置图见图 。
CCD 探测器功