双拉曼池氢气后向拉曼散射与放大研究

"该研究探讨了基于双拉曼池的氢气后向受激拉曼散射和放大技术，旨在优化高能激光系统的性能。在两个高压氢气填充的拉曼池中，前级池产生种子光，后级池进行种子光放大。通过调整抽运光在两个池中的能量分配，实验结果显示，当前级池获得100 mJ能量，后级池获得175 mJ能量时，能够得到44.0 mJ的斯托克斯光输出，对应光子转换效率为28.6%。通过速率方程的数值模拟，实验数据与理论预测吻合良好，证实即使种子光能量超过抽运光，受激拉曼放大仍可保持线性转化特性。因此，研究提出利用这种拉曼放大机制实现多束激光的合成输出，为高能激光系统的设计提供了新的思路。" 本研究关注的是非线性光学领域中的一个重要现象——受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS），特别是在氢气介质中的应用。拉曼散射是光与物质相互作用时发生的频率转移现象，而受激拉曼散射则是这一过程的相干增强版本，能够在激光系统中实现光能的高效转换和放大。在这个实验中，使用了Nd:YAG激光作为抽运源，它是一种常用的固态激光器，能够产生高功率、短脉冲的激光。 双拉曼池的设置是一个创新策略，前级池产生初始的种子光，而后级池则对种子光进行放大。氢气被选为介质，因为其具有强烈的拉曼响应，能够有效地将抽运光的能量转化为斯托克斯光（即拉曼散射后的低频光）。通过改变两池的抽运能量比例，研究人员能够控制斯托克斯光的输出，从而实现对放大过程的精细调控。 实验数据显示，当给予前级池100 mJ能量，后级池175 mJ能量时，获得了最大44.0 mJ的斯托克斯光输出，这表明光子转化效率高达28.6%。这种高效的转换对于激光系统的功率提升至关重要。同时，通过数值模拟，发现即使种子光能量超过抽运光，受激拉曼放大仍能维持线性转化，这是对传统认知的一个扩展，意味着在某些条件下，拉曼放大可能超越传统的阈值行为。 基于这些发现，研究团队提出了利用拉曼放大来组合多束激光输出的设想，这可能开启新的激光合成技术，用于实现更高能量、更可控的激光脉冲。这一研究不仅加深了对受激拉曼散射过程的理解，也为高能激光系统的设计提供了新的理论依据和技术途径。