Интенсивность антистоксового излучения

При низкой температуре интенсивность стоксова излучения значительно превалирует над интенсивностью антистоксова излучения. С повышением температуры интенсивность стоксова излучения слабо уменьшается, в то время как интенсивность антистоксова излучения возрастает. Однако интенсивность антистоксова излучения остается меньше интенсивности стоксова. [c.363]

Интенсивность антистоксового излучения. Рассмотрим систему, состоящую из люминесцирующего тела и чёрного излучения, имеющих одну и ту же температуру Т. Тогда можно утверждать, что тело и излучение находятся в тепловом равновесии друг с другом. Это означает, что в каждом интервале частот интенсивность света, испускаемого телом, равна интенсивности спектра чёрного излучения [c.34]

Все сказанное об усилении рассеянного света относилось к стоксовой компоненте. Антистоксово рассеяние есть процесс, обратный стоксовому, и для него имеет место не усиление, а ослабление интенсивности. Причина появления мощного антистоксова излучения иная, и для ее выяснения целесообразно исходить из классических представлений о природе комбинационного рассеяния, изложенных в 162. Согласно последним комбинационное рассеяние возникает в результате модуляции поляризуемости молекул колебаниями их ядер.. Рассмотрим, ради простоты, случай двухатомной молекулы и обозначим через изменение расстояния между ядрами в сравнении с его равновесным значением. Дипольный момент молекулы, индуцированный полем световой волны, записывается в виде [c.856]

Случайная погрешность термометрии обусловлена флуктуациями числа рассеянных квантов (особенно это относится к антистоксовым квантам). Для уменьшения этой погрешности необходимо накапливать сигнал в течение достаточно длительного времени, зависящего от интенсивности возбуждающего излучения. Расчетные значения ns/n не совпадают с экспериментальными, если не приняты во внимание разная отражательная способность дифракционных решеток и разная чувствительность ФЭУ для стоксовой и антистоксовой линий. При возбуждении КР лазерными линиями с разными длинами волн эти эффекты проявляются в разной степени. [c.182]

Рис. 4.43. Кинетика интенсивности сигнала КАРС с резонансом на антистоксовой частоте и интенсивности спонтанного излучения (свечения) лазерной плазмы на том же переходе (штриховые кривые) ионов NII при различных энергиях возбуждающего лазерного импульса г-на переходах Зр )у - ( = 5001-5005 А),

В соответствии с изложенным в гл. 4, 6 в усиленной волне всегда присутствует излучение с антистоксовой частотой. В прямом направлении усиление настолько велико, что это излучение можно обнаружить. В соответствии с выражениями (4.92) и (4.68) или (5.30) отношение интенсивностей антистоксовой и стоксовой компонент составляет 2 что равно прибли- [c.244]

Возбуждение волн со стоксовыми и антистоксовыми частотами в фокусированном лазерном луче высокой интенсивности является замечательным явлением, однако экспериментальные условия не обладают достаточной определенностью для того, чтобы проверить теорию и выяснить природу различных физических механизмов этого явления. Возникшую здесь ситуацию можно сравнить с изучением работы и характеристик электронной лампы. В первую очередь лампа исследуется как усилитель слабых сигналов, а не как мощный генератор. С этой точки зрения свойства веществ, использующихся в комбинационном лазере, должны исследоваться в тонких кюветах такой толщины, при которой невозможно самовозбуждение колебаний на комбинационных частотах под действием интенсивного лазерного излучения с частотой мь- В этом случае можно измерить усиление, если направить в кювету также излучение малой интенсивности с частотами со,, или о а. Экспериментально всегда можно поддерживать усиление на уровне меньшем чем 2—3 раза. При этом не будет ни уменьшения интенсивности лазерного излучения, ни заметного возбуждения стоксовых и антистоксовых линий высших порядков. При такой постановке опыта можно независимо контролировать интенсивность, поляризацию, направление и частоту луча лазера и луча стоксовой частоты. В идеальном случае каждый из лучей состоял бы только из одной моды, т. е. был бы монохроматичным и имел бы только дифракционную расходимость. Такие эксперименты могли бы дать надежные значения комбинационных восприимчивостей и обеспечить детальную проверку теории, изложенной в гл. 2 и 4. Схема возможной экспериментальной установки приведена на Фиг. 31. [c.248]

Отношение интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент. Использование спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света для термометрии основано на температурной зависимости отношения интенсивностей стоксовой /д и антистоксовой /аз компонент рассеянного излучения [7.1] [c.181]

В течение последних десятилетий в оптике и спектроскопии существовали отчетливые возможности создания новых методов термометрии, основанных на активном зондировании твердых тел световым пучком для измерения температурно-зависимых параметров, например, ширины запрещенной зоны кристалла, действительной и мнимой частей комплексного показателя преломления, времени затухания флуоресценции, отношения интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент рассеянного излучения. [c.195]

При исследовании этого излучения с помощью высокочувствительного спектрального прибора (техника метода описана в разделе И, 9, 10) в спектре наблюдается сравнительно интенсивная линия рэлеевского рассеяния (см. рис. 1.18) и с обеих сторон от нее на равных расстояниях слабые линии комбинационного рассеяния, причем более высокочастотная компонента V0- Vl будет более слабой. В литературе принято называть низкочастотные КР-линии стоксовыми линиями (по аналогии с правилом Стокса, по которому спектры люминесценции смещены в сторону более низких частот от возбуждающей частоты), а высокочастотные линии — антистоксовыми. [c.49]

Возбуждающее излучение и испытавшая большое усиление стоксова компонента рассеянного излучения создают в среде, как видно из четвертого и пятого членов (10.29), когерентный ансамбль диполей, излучающих на антистоксовой частоте ( u + S2) и стоксовой частоте второго порядка ( u — 2S2). Излучение на второй стоксовой частоте возникает еще и потому, что первая стоксова компонента ( u — S2), достигая большой интенсивности, сама начинает играть роль возбуждающего излучения и испытывает вынужденное рассеяние с уменьшением частоты еще на S2. Процесс увеличения числа спектральных компонент рассеянного излучения ограничивается из-за конечного запаса мощности исходного возбуждающего пучка. [c.505]

Следует отметить, что при термодинамическом равновесии молекул в нормальном состоянии больше, чем возбужденных в раз, в результате интенсивность сток-сового рассеяния во столько же раз больше антистоксового. Поэтому при проведении КР-спектрального анализа, как правило, используется стоксово излучение. [c.219]

Одним из преимуществ этого метода является возможность обнаружения присутствия различных газов с помощью лазера, работающего на фиксированной частоте излучения. Пр И ЭТОМ источник и приемник излучения территориально могут быть совмещены, что делает такую систему весьма удобной. С помощью известных принципов локации методом дистанционной КР-спектроскопии можно сравнительно легко определять области локализации, направления и скорость распространения атмосферных загрязнений. Спектральное положение линий v и Va КР обеспечивает избирательность метода и независимость измерений от состояния атмосферы. Абсолютная концентрация каждого из загрязняющих веществ определяется путем сравнения интенсивностей линий КР загрязняющих веществ с эталонными линиями азота или кислорода. Для этого необходимо прежде всего знать эффективное сечение КР-рассеяния молекул на характерных колебаниях и его зависимость от ряда причин частоты возбуждающего света, агрегатного состояния, температуры и т.д. Пространственная разрешающая способность, определяемая длительностью лазерного импульса, в настоящее время доведена до 5... 10 м. Измеряя отношение интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент, можно определить также температуру как загрязняющего облака, так и вообще зондируемого района. [c.220]

Это неравенство показывает, что интенсивность излучения в антистоксовой области и > р ) при больших значениях разности р — р должна стать малой величиной по сравнению с интенсивностью падающего света. [c.35]

Особенно перспективен метод когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС). Он основан на использовании двух синхронно перестраиваемых по частоте лазеров, фокусируемых в одну точку объекта. В момент совпадения разности частот лазеров с резонансной частотой молекул газа освещенной обьем газа начинает излучать когерентное и узко направленное излучение, интенсивность которого существенно превышает сигналы КРС. В анализируемый объем можно дополнительно направить излучение третьего лазера, тоща в спектре рассеянного сигнала появится антистоксова компонента, интенсивность которой превышает сигнал КРС в 10 раз. [c.94]

Энергия, излучаемая в единицу времени единицей объема в линии комбинационного рассеяния на стоксовой или антистоксовой частоте, Ц кр определяется населенностью начального уровня /У/( ,), интенсивностью возбуждающего лазерного излучения /о и сечением комбинационного рассеяния 0кр (/->/) для перехода [c.155]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) возникает при больших интенсивностях /о падающего лазерного излучения. В таких условиях рассматривается процесс взаимодействия молекулы не только с возбуждающей лазерной волной на частоте озо, но и с рассеянной стоксовой волной на частоте сор. Обе волны взаимодействуют друг с другом через молекулярные колебания на частоте (О,/. Взаимодействие является параметрическим и приводит к обмену энергией между волной лазерной накачки и стоксовой или антистоксовой волнами, который характеризуется образованием на комбинационных частотах интенсивных направленных волн [2]. Вынужденное комбинационное рассеяние является пороговым эффектом усиление рассеянной компоненты возникает, если интенсивность возбуждающего лазерного излучения превышает некоторый пороговый уровень /о >/пор. Тогда низкочастотная (стоксовая) волна с частотой а)р = (Оо — о>/ экспоненциально уси- [c.156]

Данные, полученные в самое последнее время, показали, что даже в жидкостях и твердых телах помимо излучения, выходящего по образующей конуса, существует интенсивное излучение с частотой Ма = соь + со , идущее в прямом направлении. Углы конусов, измеренные в жидкостях, а также спектральная ширина различных стоксовых и антистоксовых линий определяются, по-видимому, особенностями экспериментальной установки и свойствами фокуса. [c.242]

Так как предположения, на которых основана теория, изложенная в гл. 4, 6, не выполняются в условиях реального эксперимента, то можно считать, что теория не расходится с экспериментальными результатами. Происходит уменьшение мощности излучения лазера, и не подавляются высшие стоксовы и антистоксовы комбинационные частоты. Весьма важным фактором является, по-видимому, также то, что распределение интенсивности в луче лазера очень неравномерно. [c.245]

Можно показать, что наблюдаемое излучение антистоксовой частоты должно идти преимущественно через область максимальной интенсивности луча лазера. Как следует из рассмотрения кривых фиг. 20, излучение, про- [c.245]

Что касается температурной зависимости интенсивности того или иного вида люминесцентного излучения, то она следует из формулы, выражающей распределение числа частиц по энергетическим уровням в зависимости от температуры. Так как интенсивность излучения определяется числом квантов, а последнее в свою очередь — числом переходов, вызвавших люминесцентное излучение, то, поскольку при относительных низких температурах большинство атомов находятся в основном состоянии El, излучение будет происходить в основном по схеме, указанной на рис. 16.6, т. е. излучение будет стоксовым. С увеличением температуры число частиц с энергией Ei уменьшается, а число частиц с энергией 2 увеличивается. Благодаря этому соответственно уменьшается интенсивность стоксова излучения и увеличивается интенсивность антистоксовЯ", т. е. излучение произойдет с заметной интенсивностью также по схеме, указанной на рис. 16.7. Следует отметить, что поскольку большинство частиц в начале находилось в основном состоянии, то уменьшение их числа с увеличением температуры составляет малую долю от общего числа частиц в состоянии Ei- Следовательно, уменьшение интенсивности стоксова излучения с увеличением температуры будет слабым. Этого нельзя сказать относительно изменения (увеличения) интенсивности антистоксова излучения. При достаточно высокой температуре люминесцирующей системы общая интенсивность излучения ослабевает. Это объясняется тем, что при высоких температурах устанавливается почти равномерное распределение частиц по энергетическим состояниям и возбуждающее излучение не может заметно изменить это равновесие, другими словами, поглощение, а следовательно, и люминесценция [c.365]

Особенно быстрые релаксационные процессы наблюдаются также при колебательных переходах в конденсированной фазе. Методы измерения времен продольной и поперечной релаксации Тит колебательных переходов в жидкостях и твердых телах были впервые разработаны Кайзером, Лоберо и сотр. [9.32, 9.45, 9.46], а также Альфано и Шапиро [9.47]. Подходящими для этого оказались различные процессы комбинационного рассеяния. Так, для измерения времени релаксации энергии Т образец возбуждался коротким одиночным импульсом с частотой вынужденного комбинационного рассеяния формировался стоксов импульс с частотой (os=(Ol—ojm и молекулы из основного колебательного состояния переводились в первое возбужденное колебательное состояние с энергией Й(Ом- Для регистрации наличия возбужденных молекул использовался слабый световой импульс с частотой 2 ыь- Наряду с другими процессами этот импульс вызывал в образце спонтанное некогерентное комбинационное рассеяние. Регистрируется вызванное возбужденными молекулами антистоксово рассеяние на частоте 0а = 2 , + (омИнтенсивность этого излучения пропорциональна населенности возбужденного колебательного уровня. Время Т может быть определено по зависимости спада интенсивности антистоксова сигнала от времени задержки между обоими импульсами (рис. 9.17). Аналогичным образом может быть измерено и время т. При этом используется то, что процесс вынужденного комбинационного рассеяния сопровождается не только изменением населенностей, но одновременно образованием интенсивной волны поляризуемости с частотой (Ом и волновым вектором —kg. Формирование этой когерентной волны протекает аналогично тому, как это имеет место при однофотонных явлениях, описанных в п. 9.1.2. После прохода световых импульсов волна поляризуемости распадается с временем релаксации фазы т. Эта релаксация может быть зарегистрирована при помощи когерентного антистоксова [c.347]

В качестве способа увеличения эффективности охлаждения рассмотрено сверхизлучение подсистемы трёхуровневых примесей и на основе развитого математического формализма второй главы проведено теоретическое исследование сверхизлучательного режима лазерного охлаждения с использованием вспомогательных коротких лазерных импульсов, а также режим лазерного охлаждения при условии накачки лазерным излучением, промодулированным с частотой фононного перехода. Однако, указанные ниже причины не позволили нам пока провести оценку эффективности охлаждения. В результате было показано, что при определённых условиях интенсивность антистоксового излуче- [c.101]

В области частотного (со г со о) и волнового (/с + кц 2Л х,) резонансов надо рассматривать одновременно и четырехфотонные параметрические процессы и двухфотонные рамановские. При этом следует учитывать и два независимых источника шума — нулевые флуктуации падающего поля и тепловые колебания молекул (в стоксовом рассеянии играют роль и нулевые колебания молекул). Согласно рассмотренной ниже модели при больших интенсивностях накачки основной вклад в антистоксово излучение дают нулевые флуктуации поля (при Лац иГ). [c.232]

По квантовым представлениям, стоксова компонента с частотой oq - Q возникает, когда энергия фотона Ш уменьшается на величину, равную энергР1и колебательного возбуждения молекулы антистоксова ( Oq + Q) — когда квант энергии hQ первоначально возбужденной молекулы передается излучению. Поскольку отношение чртсла возбужденных и невозбужденных молекул ехр( - hQ/kT) 1, интенсивность антистоксовой компоненты оказывается много меньше интенсивности стоксовой. Комбинационное рассеяние является мощным средством исследования структуры и свойств молеку г. [c.239]

Когда пикосекундные импульсы распространяются по многомодовому световоду, на протекание четырехволновых процессов действует не только ВКР, но и ФСМ, ФКМ и дисперсия групповых скоростей. В недавнем эксперименте [28] импульсы накачки длительностью 25 ПС на длине волны 532 нм распространялись по световоду длиной 15 м, поддерживавшему четыре моды на длине волны накачки. На рис. 10.4 показаны спектры излучения на выходе световода. При мощности накачки ниже пороговой наблюдалась только линия накачки (спектр а). Три пары стоксовых и антистоксовых линий со сдвигом частот 1-8 ТГц наблюдались при мощности накачки несколько выше пороговой (спектр б). Стоксовы и антистоксовы линии примерно одной амплитуды, что говорит об отсутствии заметного ВКР в этом случае. Однако при увеличении мощности накачки из-за комбинационного усиления стоксовы линии становятся намного более интенсивными, чем антистоксовы (спектр в). При дальнейшем увеличении мощности накачки стоксовы линии, близкие к пику комбинационного усиления, сравниваются по интенсивности с накачкой, а антистоксовы остаются слабыми (спектр г). В то же время наб 1юдается уширение и расщепление накачки и стоксовой линии, характ. рное для [c.291]

В случае Q l максимальное уширение в стоксову область бсо ах —соо/2, а в антистоксову — 6o) ax Q o/2. Следовательно, при спектральное распределение импульса становится сильно асимметричным, эта асимметрия связана с наличием слагаемого РгР ф/ т) в (3). Авторы [23] с помощью развитой теории интерпретировали данные экспериментов, выполненных Форком и др. [25]. 80-фемтосекундный импульс, излучаемый на длине 627 нм, за счет самовоздействия генерировал континуум от 190 до 1600 нм. Лазерное излучение фокусировали в пленку, содержащую этиленгликоль, и при интенсивности /oл 10 Вт/см наблюдали уширение спектра в стоксову (б тах/ 0 = —0,6) и антистоксову (бсОтах 0=2,3) обЛаСТИ. [c.85]

В [7, 39] рассмотрены резонансные двухфотонные процессы колебательных переходов молекул при четырехфотонном смешении частот. Процесс является более общим случаем эффекта типа генерации третьей гармоники. Если одновременно на среду подаются интенсивные пучки ИК и видимого (зондирующего) излучений с частотами соответственно соик, соз, то возможна генерация стоксовой и антистоксовой частот со = соз 2соик в результате двухфотонного ИК поглощения. Интенсивность сигнала выражается в виде [39] [c.20]

В ряде задач, связанных с анализом населенностей по уровням в пламени, электрических разрядах и лазерной плазме, когда объекты исследований обладают сильным собственным свечением, КАРС спектроскопия может дать суш,ественный выигрыш по сравнению с методом СКР. Для измерения колебательной и враш,а-тельной температур разработаны методики измерений по отношениям интенсивностей фрагментов горячих полос в спектрах КАРС [3, 10]. При этом относительная дистанционность измерений основывается на технике неколлинеарного КАРС [10] с использованием пространственно разнесенных передатчиков и приемника излучения. Если в качестве одного из лучей накачки использовать широкополосное излучение, то получается выполнение комбинационного резонанса для основного и горячих комбинационных переходов одновременно. Поскольку углы фазового синхронизма в соответствии с (6.48) для каждого перехода различны, то возможно разделение антистоксовых лучей не только между собой, но и по отношению к пучкам накачки, что позволяет значительно снизить требования к спектроанализируюш,ей аппаратуре. Соотношения для определения колебательной Гк и враш,а-тельной Гвр температур в разрешенной структуре полосы спектра [c.226]

В экспериментах по КР регистрируется обычно не интенсивность излучения в обычном понимании (измеряемая в Вт/см ), а сравнительно небольшое количество фотонов, падающих на фотоприемник. Выполняются соотношения Is = rish Ui — Uo) и /as = riash Ui + г/о), где Us (с ) и rias (с ) — число стоксовых и антистоксовых квантов в единицу времени. Отношение Пд/Паз определяется выражением [7.3] [c.182]

В работе [156] для измерения температуры ударно-сжатых ВВ проводилась регистрация спектров Римановского рассеяния монохроматического лазерного изл)П1ения. Измерения соотношения интенсивностей стоксовых и антистоксовых частот рассеянного излучения, проведенные в экспериментах с образцами монокристаллического гексогена, дали значения температуры 403° К при давлении ударного сжатия 9,5 ГПа и 485 К при 13,5 Ша. На спектрах Римановского рассеяния гексогена не наблюдалось никакой морфологической эволюции при ударном сжатии, что рассматривается как доказательство неизменности химического состава и структуры ВВ. Измерения температуры выше 1000° К проводятся более простым путем фиксации спектров собственного излучения ударно-сжатого вещества. Такие измерения реализованы в детонационных режимах. [c.322]

Вследствие большого показателя преломления при частотах, близких к резонансу, вторичное излучение испытывает многократное отражение, прежде чем покинуть кристалл. Из-за эффектов реабсорбции и комбинационного рассеяния на фононах (весьма вероятного вблизи резонанса) спектральное распределение вторичного излучения может зависеть от размеров кристалла. При низких температурах рассеяние в основном сопровождается рождением фононов, следовательно, интенсивность излучения, соответствующего бесфононным переходам, уменьшается и увеличивается интенсивность стоксовых компонент. Эффекты комбинационного рассеяния фотонов люминесценции внутри кристалла с ростом температуры уменьшаются, так как при повышении температуры вследствие антистоксового комбинационного рассеяния возрастает роль обратных переходов поляритонов из состояний с энергией < о в состояния с энергией Е Ео вблизи дна экситонной зоны, характеризующиеся большой плотностью. [c.579]

При феноменологическом подходе кубическая поляризуемость -среды описывает как параметрические четырехфотонные процессы, так и двухфотонные переходы типа рамановских. Сперва в 7.1 мы рассмотрим чистое гиперпараметрическое рассеяние (ГПР) за счет действительной нерезонансной части [89], а также двухкаскадное рассеяние за счет [130]. Интенсивность ГПР пропорциональна I и резко возрастает в резонансных областях. В этих же областях становятся существенными и непараметрические виды рассеяния, описываемые мнимой частью и зависящие от температуры вещества. В 7.2 с помощью одномер-мош. модели будут рассмотрены основные особенности ГПР в области резонанса на разностной частоте сО соо, где ГПР переходит в ККР — когерентное комбинационное рассеяние, пропорциональное в первом приближении квадрату интенсивности накачки и дающее направленное по конусу излучение на антистоксовой частоте (йL + Ио [1361. Далее, в 7.3 мы с помощью более общего феноменологического подхода сформулируем обобщенный закон Кирхгофа (ОЗК) для процесса КР с учетом параметрических эффектов, из которого, в частности, следует существование статистической связи между стоксовым и антистоксовым полем рассеяния [137]. [c.225]

Чао и Стойчев [49] точно измерили углы при вершине конусов в кальците. В этом случае ввиду возможного разрушения кристалла под действием излучения очень высокой интенсивности лазерный луч фокусировался в точку, расположенную вне его. Как указывалось выше, все излучение комбинационного рассеяния представляется выходящим из конца кристалла. Чао и Стойчев наблюдали также темные кольца в угловом распределении интенсивности стоксовых компонент различных порядков и яркие кольца на антистоксовых частотах. Значе- [c.242]

Генерация высших комбинационных частот может быть связана с различными механизмами, обсуждавшимися Терхьюном [41], Гармайром, Пандарезе и Таунсом [50]. Направленные вперед высшие стоксовы линии излучения Mss = соь — 2м,,, sss = соь — Зм и т. д. можно получить с помощью указанного ранее процесса каскадного комбинационного рассеяния. В распределении по углам интенсивности излучения с частотой oss также имеется темное кольцо, характеризующееся волновым вектором kss. Оно вызвано параметрической связью, существующей между четырьмя волнами. К ним относятся волна антистоксовой частоты, волновый вектор которой к совпадает с направлением яркого кольца, волна излучения лазера с волновым вектором кь и волна со стоксовой частотой, выбранная из направленного вперед конуса стоксовой компоненты так, чтобы удов- [c.246]

Однако следует заметить, что отнощение интенсивностей линий с одинаковым квантовым числом / в стоксовой и антистоксовой компонентах спектра не зависит от температуры газа. Для устранения интерференции излучения лазера с принятым сигналом упругого рассеяния требуется высокое спектральное разрешение (10 ). Такого разрешения можно достичь, применяя многопроходный интерферометр [337] или йодный газовый фильтр [338]. Однако следует подчеркнуть, что коэффициент пропускания таких фильтров очень низкий, что приводит к уменьшению сигнала и ухудшению точности измерений. Авторы работы [336] предположили, что прямое измерение сигнала для случая центра линии позволило бы вычесть связанную с упругим рассеянием составляющую из двух обратных сигналов комбинационного рассеяния и тем самым устранить необходимость использования фильтра. Это в свою очередь привело бы к увеличению сигнала и повышению точности измерений. Проведенный анализ [339] показал, что применение интерфе-рометрической техники может значительно улучшить чувствительность и увеличить дальность этого метода, если в измерении одновременно использовать все вращательные линии спектра комбинационного рассеяния [340]. [c.378]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...