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蓝宝石相干声子失相过程时间分辨CARS光谱研究

作　者: 孟庆琨
导　师: 杨延强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: 蓝宝石相干声子失相时间时间分辨CARS 缺陷
分类号: O437.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

蓝宝石晶体因其优良的机械、物理和化学等性能,作为常用的红外窗口材料,被广泛应用于红外军事装置、卫星空间设施等。空间中的γ射线辐照将会在蓝宝石晶体中造成色心点缺陷,这些缺陷的存在将会影响晶体的结构及性能。晶体结构的微小变化可以通过振动光谱来进行检测,我们提出利用飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)技术实现在时域上对晶体中相干声子失相时间常温下的测量,来研究γ射线辐照造成的蓝宝石缺陷情况。本论文首先对相干反斯托克斯拉曼光谱技术进行了理论介绍,通过简单的钟摆群模型描述了晶体中相干声子的失相和能量弛豫过程;对相干光激发过程中的相干声子行为进行了描述,进一步对探测过程中CARS信号强度随相干声子强度变化情况进行了说明,分析了通过时间分辨CARS光谱测量晶体内相干声子失相时间的方法。我们自行搭建了飞秒时间分辨CARS光谱测量实验光路,在本课题中引入超连续白光作为Stokes光进行时间分辨CARS光谱测量。对超连续白光的产生机理及应用进行了简单介绍,并利用实验室获得的超连续白光进行了四波混频实验,证明超连续白光作为Stokes光进行时间分辨CARS光谱测量的可行性。利用搭建的时间分辨CARS光谱测量光路对三块不同剂量　射线辐照过的蓝宝石晶体进行了测量。通过实验结果可以看出,随着探测光延迟时间的增加,CARS信号有着清晰的衰减过程,利用飞秒时间分辨CARS技术可以实现常温下对相干声子失相时间的测量;对比三个样品的衰减过程及其数值拟合结果,发现相干声子的失相时间与γ射线辐照剂量基本成反比关系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 蓝宝石窗口材料及其应用  9-11
  1.2 晶体相干声子谱  11-14
    1.2.1 利用自发拉曼散射技术研究声子  11-12
    1.2.2 时间分辨光谱技术  12
    1.2.3 利用泵浦-探测技术研究相干声子  12-13
    1.2.4 利用 CARS 技术研究相干声子失相子  13-14
  1.3 本论文研究的目的及意义  14
  1.4 本论文的研究内容  14-16
第2章时间分辨CARS 光谱  16-26
  2.1 拉曼散射过程  16-20
    2.1.1 自发拉曼散射  16-17
    2.1.2 受激拉曼散射  17-20
  2.2 相干反斯托克斯拉曼光谱  20-21
  2.3 利用时间分辨CARS 技术测量相干声子失相时间  21-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章时间分辨CARS光谱系统的建立  26-33
  3.1 飞秒激光系统  26-27
  3.2 延迟系统  27-28
  3.3 探测系统  28
  3.4 时间分辨CARS 实验平台的搭建  28-30
  3.5 超连续白光  30-32
  3.6 本章小结  32-33
第4章蓝宝石晶体相干声子失相时间的时间分辨CARS 光谱研究  33-45
  4.1 γ射线对蓝宝石缺陷的影响  33-35
  4.2 蓝宝石窗口材料的Raman 光谱  35-36
  4.3 蓝宝石的时间分辨CARS 光谱测量  36-43
    4.3.1 实验过程描述及被测拉曼模的选择  36-38
    4.3.2 实验结果及分析  38-43
  4.4 本章小结  43-45
结论  45-46
参考文献  46-53
攻读硕士学位期间发表的论文  53-55
致谢  55

蓝宝石相干声子失相过程时间分辨CARS光谱研究

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