透明光學(xué)介質(zhì)對(duì)通過(guò)該介質(zhì)傳播的光的光強(qiáng)的非線性χ(3)響應(yīng)非�？欤�但不是瞬時(shí)的。特別地，延遲的非線性響應(yīng)是由晶體（或玻璃）晶格的振動(dòng)引起的。當(dāng)這些振動(dòng)與光學(xué)聲子相關(guān)時(shí)，這種效應(yīng)被稱(chēng)為拉曼散射，而聲學(xué)聲子與布里淵散射相關(guān)。例如，當(dāng)具有不同波長(zhǎng)（通常具有相同的偏振方向）的兩個(gè)激光束一起傳播通過(guò)拉曼活性介質(zhì)時(shí)，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光束（稱(chēng)為斯托克斯波）可以以較短波長(zhǎng)的光束為代價(jià)進(jìn)行光學(xué)放大。此外，晶格振動(dòng)被激發(fā)，導(dǎo)致溫度上升。較長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的拉曼增益可用于拉曼放大器和拉曼激光器。如果斯托克斯位移對(duì)應(yīng)于幾個(gè)太赫的頻率差，則該增益可能是相當(dāng)大的。 =l/6-j^  
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圖1示出了用于納秒脈沖信號(hào)放大的光纖中拉曼散射的數(shù)值模擬。它表明在合適的條件下，拉曼轉(zhuǎn)換可以是高效的。 ;2p+i/sVj  
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圖1：作為案例研究的一部分，使用RP Fiber Power軟件的數(shù)值光束傳播功能模擬了拋物線指數(shù)多模光纖中光功率的演變。信號(hào)波被強(qiáng)烈放大，而泵浦波被強(qiáng)烈損耗。轉(zhuǎn)換過(guò)程涉及多種模式。 MUO<o  
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某些拉曼晶體最常被用作拉曼增益介質(zhì)，盡管可以考慮各種玻璃(特別是光纖的形式).。 =p+y$  
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拉曼散射不僅可以發(fā)生在固體材料中，也可以發(fā)生在液體或氣體中。例如，分子氣體具有振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)，并且觀察到的斯托克斯位移與這些相關(guān)。 S+ kq1R  
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拉曼效應(yīng)與克爾效應(yīng)一起發(fā)生，克爾效應(yīng)是由電子的(幾乎)瞬時(shí)χ(3)響應(yīng)引起的。 t`Kbm''d[
 
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光子和聲子的相互作用 Xz$4cI#n:  
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在拉曼散射過(guò)程中，一個(gè)泵浦光子被轉(zhuǎn)換成一個(gè)較低能量的信號(hào)光子，光子能量的差異被聲子(晶格振動(dòng)的量子)帶走。 w;z7vN~/O  
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原則上，一個(gè)已經(jīng)存在的聲子也有可能與泵浦光子相互作用，產(chǎn)生一個(gè)更高能量的光子，屬于更短波長(zhǎng)的反斯托克斯波。然而，這一過(guò)程通常很弱，尤其是在低溫下。注意，如果四波混頻過(guò)程是相位匹配的，則強(qiáng)反斯托克斯光也可以從四波混頻中產(chǎn)生。  is'V%q  
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拉曼散射可以是自發(fā)的或受激的。當(dāng)存在泵浦波但沒(méi)有信號(hào)輸入波(即沒(méi)有信號(hào)輸入光子)時(shí)，發(fā)生自發(fā)拉曼散射。它可以被認(rèn)為是一種量子效應(yīng)——信號(hào)場(chǎng)零點(diǎn)振蕩的放大。 ]Bhy=1  
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拉曼散射也被稱(chēng)為非彈性散射，因?yàn)樗�所涉及的光子能量損失在某種程度上類(lèi)似于機(jī)械物體碰撞中動(dòng)能的損失。 O$Rz/&  
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拉曼活性介質(zhì)固態(tài)介質(zhì)，例如玻璃纖維或某些光學(xué)晶體，例如氮化鋇Ba(NO3)2，各種鎢酸鹽，例如KGW（=KGd(WO4)2）和KYW（=KY(WO4)2），以及人造金剛石。 p_FM 2K7!  
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級(jí)聯(lián)拉曼散射 IGlR,tw_/  
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當(dāng)所產(chǎn)生的斯托克斯波的強(qiáng)度變得足夠高時(shí)，該波可以再次充當(dāng)進(jìn)一步拉曼過(guò)程的泵浦。特別是在一些拉曼激光器中，可以觀察到幾個(gè)斯托克斯級(jí)(級(jí)聯(lián)拉曼激光器)。 zM'eqo>!c>  
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超短脈沖拉曼散射 }F`|_8L*v)  
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圖2：光纖放大器中脈沖頻譜的演變。在右端附近，很大一部分功率通過(guò)受激拉曼散射轉(zhuǎn)移到更長(zhǎng)波長(zhǎng)的分量中。作為案例研究的一部分，使用RP Fiber Power軟件進(jìn)行了仿真。 55[ 4)*  
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更多關(guān)于不想要的拉曼散射 |)-kUu  
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即使在連續(xù)波高功率光纖激光器和放大器中，拉曼散射也是一個(gè)問(wèn)題。然而，對(duì)于這些問(wèn)題，有各種各樣的解決方案，包括啁啾脈沖放大和使用特殊的光纖設(shè)計(jì)(參見(jiàn)例如[9])，其通過(guò)衰減拉曼偏移波長(zhǎng)分量來(lái)抑制拉曼散射。在塊狀介質(zhì)中，如某些非線性晶體材料，如果泵浦強(qiáng)度較高且光束寬度足夠大，即使通過(guò)非共線位相匹配，也可能產(chǎn)生不想要的受激拉曼散射。這可能發(fā)生在例如用強(qiáng)泵浦脈沖操作的光學(xué)參量發(fā)生器中。 5!-TLwl`j\  
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拉曼光譜 OM*_%UF  
3h:j.8Z  
拉曼散射可用于拉曼光譜學(xué)。特別地，它可以研究固體材料的振動(dòng)模式和分子的振動(dòng)/旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。