Quantitative interpretation of time-resolved coherent anti-Stokes Raman spectroscopy with all Gaussian pulses
有目的地研究了相干拉曼散射光谱，利用高斯超短脉冲作为一种实用的解释性工具，从被非共振四波混频背景污染的全部测量数据中提取干净的相干拉曼共振谱。在半经典图象下给出了相干反斯托克斯和斯托克斯喇曼散射的积分公式，并得到了关于复误差函数的封闭解。得到了纯相干喇曼谱在阈值时延处的最大增强随探测脉冲带宽变化的解析表达式。定量地解释了吡啶在液相中的观测实验数据，并以新的见解重建了推断的时间分辨相干拉曼共振结果。
2016-01-02 physics.optics
Cascaded Stokes and anti-Stokes laser based on an optical resonator with a self-assembled organic monolayer
超高品质因数介质回音壁模式谐振腔由于其高循环强度，使得低阈值拉曼微激光器的发展成为可能。随后，其他拉曼相关的现象，如级联受激拉曼散射（CSRS）和受激反斯托克斯拉曼散射（SARS），被观察到。虽然低阈值频率转换和产生具有明显的应用，但CSRS和SARS受到低拉曼增益的限制。在这项工作中，二氧化硅谐振器的表面改性与有机单层，增加拉曼增益。高达四个订单的CSRS观察与次mW的输入功率，和SARS的效率提高了三个数量级相比，以前的研究与混合谐振器。
2020-06-16 physics.optics
Heat Evacuation from Active Raman Media Heat Evacuation from Active Raman Media Using Quasi-PT Symmetry Coupling
我们建议利用频率选择准宇称时间对称性来减少相位失配的有源拉曼介质中相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）反向循环产生的热量。这是使用耦合波导结构来实现的，该耦合波导结构包括有源拉曼波导（RW）和耗散波导（DW），在有源拉曼波导（RW）中，斯托克斯信号经由受激斯托克斯拉曼散射（SSRS）进行放大，而耗散波导（DW）被调谐到反斯托克斯波长，以便通过耦合从RW中排出对应的反斯托克斯光子。DW引入了光学损耗，其部分抵消了RW中反斯托克斯信号的增长，因此抑制了反向CARS循环，否则CARS循环将导致RW中的热生成。它示出的频率选择性准奇偶时间对称性提供的DW可以减少热在活性拉曼介质中的一个非常的因素高达5时，CARS相位失配的RW和DW之间的耦合的最佳水平进行补偿。
2020-09-09 physics.optics
Phase locking of two independent degenerate coherent anti-Stokes Raman scattering processes
我们提出了一个优雅的计划，实现相位锁定的两个独立的简并相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）过程。光学实现涉及修改后的马赫-曾德尔干涉仪，该干涉仪用于将相位相干性从三个完全不相关的激光束转移到两个简并CARS光束中，这两个简并CARS光束独立地产生于两个不同的拉曼活性样品中。这种相位输运干涉仪允许明确的测量和控制的相位差之间的两个锁相简并CARS过程，因此可能会导致在其他相关的研究领域的应用。
2008-12-25 physics.optics
Coherent anti-Stokes Raman Scattering Lidar Using Slow Light: A Theoretical Study
从理论上研究了一种利用慢光显著增强后向相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）的方案。具体而言，我们通过引入耦合激光器，导致电磁感应透明（EIT）的斯托克斯激发脉冲的群速度降低。当斯托克斯脉冲的空间长度短于CARS波长时，后向CARS辐射显著增强。我们还研究了应用该方案作为CARS激光雷达与O2或N2作为EIT介质的可能性。我们发现，如果在激光雷达系统中配备大脉冲能量（>1 J）的纳秒激光器和大口径（~10 m）的望远镜，CARS激光雷达将比自发拉曼激光雷达灵敏得多。
2017-01-01 physics.optics
Single-Shot Two Dimensional Time Resolved Coherent Anti Stokes Raman Scattering
单次时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）是一种快速测量分子光谱的可行方法。该方法基于飞秒脉冲的短空间扩展，并将脉冲之间的时间延迟映射到宽光束之间的交叉区域上。所发射的CARS信号的图像包含关于无场分子动力学的全部时间信息，从中提取光谱信息。该方法被证明对液体样品的CHBr 3和CHCl 3和这些分子的低振动态的拉曼光谱进行测量。
2006-12-06 physics.optics
Enhanced spectral resolution for broadband coherent anti-Stokes Raman spectroscopy
宽带傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼光谱的光谱分辨率受到干涉仪在短时间内扫描的最大光程差的限制。然而，傅里叶变换的替代方案存在，可以绕过这个限制与某些假设。我们应用这样一种方法，宽带相干拉曼光谱使用干涉仪与短延迟线（低傅立叶光谱分辨率）和大延迟线（高傅立叶光谱分辨率）。用这种方法，我们证明了宽带相干拉曼光谱的紧密间隔的振动带是可能的，使用短延迟线干涉仪，具有优越的光谱分辨率较长的延迟线仪器。我们讨论了这种方法如何可能是特别有用的更复杂的拉曼光谱，如从生物样品测量。
2020-01-17 physics.optics
Stimulated Raman-induced Beam Focusing
本文研究高阶拉盖尔-高斯模式下受激拉曼散射对泵浦和斯托克斯光束振幅与相位的调制，揭示环形光束超分辨相干拉曼成像的局限性，并与受激发射损耗荧光显微术进行对比。
2024-05-23 physics.optics
Stokes mode Raman random lasing in a fully biocompatible medium
我们证明了第一次，拉曼随机激光在连续波（CW）激发，完全生物相容性和可生物降解的胡萝卜介质。胡萝卜素的斯托克斯拉曼模式使得胡萝卜作为增益介质，而胡萝卜结构的天然纤维状纤维素中的随机散射促进随机激光。连续激光诱导的胡萝卜素的光致发光（PL）阈值和在斯托克斯模式的线宽分析表明，与模式Q因子（~1300）的阈值为130 W/cm 2和线宽窄化的特征激光作用。对激光输出模式的偏振态研究表明，激光输出模式基本保持了源的偏振态。一个明确的和有趣的线性温度依赖性的发射强度也被证明。易于获得，生物相容性，激发依赖发射波长选择性和温度敏感性是这种优雅的拉曼激光介质的标志，具有作为生物传感，成像和光谱学应用光源的强大潜力。
2018-09-06 physics.optics
Spectral model of time-domain coherent anti-Stokes Raman scattering
我们表明，越来越流行的非线性光学技术的时域相干反斯托克斯拉曼散射（CARS），这通常是理解的半经典的时间相关的三阶偏振，可以同样解释的Yuratich方程的时间延迟版本，所以流行在传统的频域CARS。该方法揭示了CARS时间迹线和延时CARS线型对探测激光电场谱包络的强烈依赖性。实例分析表明，否则只通过数值方法处理的实验结果。
2014-06-01 physics.optics
Direct imaging of molecular symmetry by coherent anti-Stokes Raman scattering
非线性光学方法，如相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）和受激拉曼散射（SRS），能够执行无标记成像，具有化学键特异性。在这里，我们证明了圆偏振光的使用允许检索不仅是化学性质，但也探测样品的对称性，在一个Single Shot测量。我们的mathy-resolved方案提供了简单的访问本地组织的振动键，并因此提供了增强的图像对比度的各向异性样品，以及改进的化学选择性。我们量化了晶体和生物样品上振动键的局部组织，从而提供了自发拉曼和SRS技术无法获得的新信息。这项工作代表了一种新的振动显微镜的光学分辨对比度，在生物诊断中具有潜在的应用。
2015-11-13 physics.optics
Coherent Stokes Raman scattering microscopy (CSRS)
本文首次实现激光扫描相干斯托克斯拉曼散射显微镜，通过窄带滤光与锁相解调抑制荧光背景，并证明紧聚焦下可后向发射大部分CSRS光子，推动反向探测多焦点成像等应用。
2023-01-09 physics.optics
Raman Scattering near Metal Nanostructures
我们研究拉曼散射在活性介质中放置在不同类型的金属纳米结构附近，在显示法布里-珀罗或等离子体共振，或两者的组合的波长。我们使用一个半经典的方法来推导运动方程的斯托克斯和反斯托克斯领域所产生的量子涨落。我们的计算表明，局部场增强产生斯托克斯和反斯托克斯转换效率之间的五个和七个数量级更大的情况下，没有金属纳米结构。我们还表明，一阶的线性极化率的局部场校正诱导一个动态的，强度相关的频率失谐，在高强度往往淬灭拉曼增益。
2012-05-09 physics.optics
Influence of the Raman depolarisation ratio on far-field radiation patterns in coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy
提出了一种全矢量数值方法研究相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微镜的远场辐射模式。我们强调所观察到的介质的拉曼去偏振比的特殊作用，并显示它如何修改薄物体的辐射图案。
2006-10-06 physics.bio-ph physics.optics
Spectral tuning of multimode three-dimensional photonic crystal cavities for enhanced anti-Stokes Raman scattering
三维（3D）光子晶体（PhCs）中的多模中空微腔被设计用于实现增强的相干反斯托克斯拉曼散射，这要求腔具有三个具有相等间隔的谐振频率的高品质因子（Q）模。3D光子晶体中的空腔比2D平板在设计和调谐方面具有更大的灵活性，因为降低Q值的辐射损耗可以通过3D光子带隙来抑制。我们首先根据微扰理论通过改变腔的材料和几何形状来同时调谐所有的模式频率。多个模式之间的光谱间距根据其模式轮廓的对称性、体积和场分布来调整。通过求解频域中的麦克斯韦方程组，计算了谐振模式的频率和场分布。
2010-07-07 physics.optics
All chalcogenide Raman parametric Laser, Wavelength Converter and Amplifier in a Single Microwire
紧凑、高能效和光纤兼容的激光器、波长转换器和放大器是未来光纤系统和网络的重要组成部分。非线性光学效应，如拉曼散射和参量四波混频，提供了一种实现这种器件的方法。在这里，我们使用一个单一的硫属化物微丝实现的设备，提供的功能的斯托克斯拉曼参量激光器，四波混频反斯托克斯波长转换器，和超宽带斯托克斯/反斯托克斯拉曼放大器或超连续谱发生器。该器件的工作依赖于拉曼和克尔增益（比石英光纤大五个数量级）、精确设计的色散和硫属化物微丝的高光敏性。拉曼参量激光器在52 \muW（207 mW）的创纪录低阈值平均（峰值）泵浦功率和> 2%的斜率效率下工作。通过非线性四波混频过程产生了强反斯托克斯信号。作为放大器或宽带源，当在1550 nm的波长下泵浦时，该器件覆盖>330 nm（47 THz）的波长（频率）范围。由于该装置的基本操作原理是非线性光学过程，因此预期该装置在硫属化物玻璃的整个透射窗口（λ~1 × 10 \mum）上操作。
2013-07-31 physics.optics
Phase-controlled dual-comb coherent anti-Stokes Raman spectroscopic imaging
相干拉曼显微镜通过询问生物分子的固有振动来提供无标记成像。然而，高化学特异性和高成像速度之间的权衡目前存在于从光谱学到光谱成像的过渡中，当捕获复杂生命系统中的动态时。在这里，我们提出了一个新的概念，在双梳计划，以大大击败这种权衡，并促进高分辨率宽带相干反斯托克斯拉曼光谱成像的基础上下变频，自动变化的延迟时间在光谱聚焦激发。振动显微光谱的快速测量在亚微秒尺度上的光谱跨度~700 cm-1与固体信噪比提供了访问的指纹区域内的良好解析的分子签名。我们证明了这种高性能的光谱成像的空间不均匀分布的化学物质，以及在植物细胞中的类胡萝卜素积累。这种技术提供了一个前所未有的宽带CARS成像与数百kHz的帧速率使用现有的1 GHz振荡器的路线。
2017-02-11 physics.optics
Unidirectional Raman emissions of Stokes photons via chiral atom-photon coupling in a ring cavity
本研究在环形腔中利用手性原子-光子耦合实现斯托克斯光子单向拉曼发射，通过磁场和偏振耗散控制方向，方向因子达1500:1。
2024-12-18 physics.optics
Background-free coherent anti-stokes Raman spectroscopy and microscopy by dual-soliton pulse generation
提出了一种基于全光纤产生双孤子脉冲的相干反斯托克斯拉曼光谱无背景探测方案。由于保偏光子晶体光纤（PM-PCF）的强双折射和高非线性，在反常色散区，利用高阶色散和沿两个本征偏振轴的非线性效应，可以同时产生两个红移孤子脉冲，同时允许它们之间的频率距离和时间间隔可调。该方案利用了这两个孤子脉冲的轻微频移和适当的时间走离的独特组合，利用紧凑的全光纤相干激发源实现对非共振背景的鲁棒和有效的抑制。DS-CARS的能力实验证明了无背景CARS光谱和明确的CARS显微镜的聚合物珠在指纹区域。
2016-04-11 physics.optics
Differential femtosecond coherent Stokes and anti-Stokes Raman spectroscopy
我们提出了一种新的飞秒激光相干拉曼光谱技术。我们应用到一个分子样品的超短激发和探测脉冲对的序列，从一对到下一对的两个脉冲之间的线性增加的时间延迟。我们测量，作为延迟的函数，在信号中产生的斯托克斯和反斯托克斯辐射的差分检测在样品的强度调制。这种时域信号的傅里叶变换揭示了激发的振动拉曼跃迁的光谱。实验证明的原理表明，高分辨率，宽的光谱跨度和抑制的非共振背景，以及灵敏度的提高，由于差分检测。
2014-03-15 physics.chem-ph physics.optics
Nonlinear interferometric vibrational imaging
相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）过程是“相干的”，但大多数非相干光谱CARS测量通常会丢失反斯托克斯辐射的相位。我们提出了一种新的拉曼显微成像方法，称为非线性干涉振动成像，通过非线性干涉获得的时间反斯托克斯信号测量拉曼光谱。随着反斯托克斯信号的更完整的知识，我们通过模拟表明，高分辨率的拉曼光谱可以获得一个分子在一个单一的脉冲使用宽带辐射。这可能有助于识别组织中分子种类的三维空间分布。
2003-11-17 physics.optics
Interference spectroscopy with coherent anti-Stokes Raman scattering of noisy broadband pulses
我们提出了一种新的技术比较两个拉曼活性样品。该方法利用了具有噪声光谱的宽带激光脉冲的相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）产生的信号的光学干涉。它不需要光谱分辨检测，也不需要有关样品拉曼光谱或入射光光谱的先验知识。我们从理论上研究了所提出的方法，并在甲苯和邻二甲苯样品上进行了原理验证实验。
2011-04-06 physics.optics quant-ph
Observations of Spontaneous Raman Scattering in Silicon Slow-light Photonic Crystal Waveguides
报道了硅光子晶体波导中自发喇曼散射的观测结果。报道了在六角晶格光子晶体硅薄膜中的单线缺陷波导中，连续波测量斯托克斯辐射的波长和功率依赖性。通过利用类TM模的布拉格间隙边缘色散进行泵浦增强和类TE基模的斯托克斯增强，观察到斯托克斯辐射在慢群速度区域增加了5倍。结果表明，硅光子晶体慢光波导器件中存在明显的非线性增强效应。
2008-07-22 physics.optics
Spatial Division Multiplexing for Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering
本文提出利用少模微结构光纤的空间模式复用技术，将窄带泵浦光与宽带超连续谱分别在不同模式中传输并合并，成功实现了自参考多路相干反斯托克斯拉曼散射微光谱学，并分析了其光谱分辨率、信噪比及放大效应。
2023-03-31 physics.optics
Stimulated Raman with Broadband LED Stokes Source for Analysis of Glucose
我们展示了使用宽带LED斯托克斯光源测量葡萄糖水溶液的振动光谱的受激拉曼增益。这种多功能且具有成本效益的方法可以增加各种应用的拉曼信号。我们用光子计数器和锁相放大器测量了浓度高达10 mM的葡萄糖溶液的受激拉曼光谱和自发拉曼光谱。我们建立了偏最小二乘回归模型的基础上，受激拉曼和自发拉曼光谱数据测量与每台仪器预测葡萄糖溶液的浓度。用基于锁定放大器的模型测量的受激拉曼光谱具有最强的预测能力，并且预测葡萄糖溶液的测试组的浓度，其均方误差值比基于自发拉曼的模型的均方误差值低一个数量级。
2018-09-12 physics.app-ph physics.optics
Optimization of Anisotropic Photonic Density of States for Raman Cooling
固体的光制冷在热管理方面有着巨大的应用前景。它可以通过多种机制实现，包括非弹性反斯托克斯布里渊散射和拉曼散射。然而，这些机制的工程仍然相对未被探索。主要的挑战在于斯托克斯和反斯托克斯散射的过渡率的自然不利的不平衡。我们考虑了各向异性光子态密度对拉曼散射的影响，并推导了这种系统中的冷却表达式。我们证明了优化的拉曼冷却品质因数考虑所有可能的取向的材料晶体和两个例子光子晶体。我们发现，各向异性描述的光子DoS和优化过程是必要的，以获得最佳的拉曼冷却效率具有较低的对称性的系统。这一普遍结果适用于在各向异性存在下的其他激光冷却方法的广泛阵列。
2017-12-28 physics.optics
Efficient Raman Frequency Conversion by Feedbacks of Pump and Stokes Fields
我们实验证明了有效的拉曼转换到各自的斯托克斯和反斯托克斯领域在脉冲和连续模式与Rb-87原子蒸气室。转换效率对于斯托克斯场为40-50%，对于反斯托克斯场为20-30%。该转换过程是利用拉曼泵浦和频率转换场（斯托克斯或反斯托克斯）两者的反馈来实现的。该实验装置简单，易于应用于其它拉曼介质产生频差较大的光源。它们在非线性光学、原子物理学、量子光学和精密测量等方面有着广泛的应用。
2012-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Phase Synchronization of Stimulated Raman Process in Optical Fiber For Long Pulse Regime
研究了短脉冲（<1ps）和长脉冲（> 1ps）下噪声种子Stokes波相干特性的演化。数值求解了这两个区域的泵浦波和斯托克斯波演化的非线性方程。模拟包括量子噪声通过将噪声种子在泵浦场，其中一个光子每模式与随机相位。的光谱相位波动的斯托克斯波的两个区域，其特征在于通过执行多个模拟，最后，程度的一阶相互相干计算作为波长的函数，为不同的条件。我们的统计分析表明，噪声种子受激拉曼过程，这在短脉冲区域的相干性退化的作用，表现出强的相位同步在长脉冲区。在长脉冲范围内，斯托克斯波的相位同步表现为从非相干谱到相干谱的转变。
2019-05-21 physics.optics
Quantum Noise Reduction and Generalized Two-Mode Squeezing in a Cavity Raman Laser
研究了腔拉曼激光器模型中Stokes场和反Stokes场的双模压缩的一般概念，这种压缩导致退相干或量子噪声的显著降低。该模型包括一个经典泵浦的无损耗腔，非饱和介质和任意均匀展宽和色散。在正交变量的定义中允许两个模式的任意线性组合，我们发现总是存在两个输出模式的组合，其表现出正交压缩与真空水平以下的噪声降低。此组合模式的噪声光子数与斯托克斯噪声光子数的平方根成比例。
1998-08-17 physics.optics
An integrated diamond Raman laser pumped in the near-visible
利用高Q值金刚石微谐振器（Q > 300，000）与高功率直写掺杂玻璃波导的接口，我们在近可见光泵浦的集成平台中演示了拉曼激光器。在120 mW泵浦功率下，拉曼激光阈值低至20 mW，斯托克斯功率超过1 mW。斯托克斯发射在875 nm波长附近的150 nm（60 THz）带宽上调谐，对应于中心频率的17.5%。
2017-12-12 physics.optics
Intermodal entanglement in Raman processes
在这里使用的拉曼过程的完全量子力学哈密顿算符的运营商的解决方案，以调查的可能性，获得不同的模式之间的拉曼过程中所涉及的模式（例如，泵模式，斯托克斯模式，振动（声子）模式和反斯托克斯模式）的模间纠缠。研究了受激喇曼过程中a）抽运模与反斯托克斯模，b）抽运模与振动（声子）模，c）斯托克斯模与振动声子模，d）斯托克斯模与反斯托克斯模之间的模间纠缠随抽运模$a$的复本征值$α_{1}$的相位角的变化.还报道了自发和部分自发拉曼过程中的模间纠缠现象。进一步的研究表明，通过选择合适的耦合常数，可以在Stokes模、反Stokes模和振动声子模之间产生真正的纠缠。同时还证明了用Duan判据不能识别的双模纠缠可以用Hillery-Zubairy判据来识别。进一步证明了模间纠缠、模间反聚束和模间压缩是相互独立的现象。
2013-01-02 physics.optics quant-ph
Coherent anti-Stokes Raman Spectroscopy of single and multi-layer graphene
我们通过相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）报告了单层和多层石墨烯中G声子的受激拉曼光谱。由三阶非线性产生的信号由振动非共振背景（NVRB）主导，其模糊拉曼线形。我们证明了振动共振CARS峰可以通过减少激光激发脉冲的时间重叠来测量，抑制NVRB。考虑到CARS和NVRB的电子共振性质，我们对观察到的光谱进行了建模。我们表明，CARS可以用于振动灵敏度的石墨烯成像。
2019-01-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Raman fiber amplifier with integrated cooler
提出了一种激光冷却喇曼光纤放大器的新方案。在受激拉曼散射过程中产生的热通过由掺杂在光纤芯中的镱离子的反斯托克斯荧光提供的激光冷却来补偿。该装置用两个泵浦源泵浦。泵浦源之一提供信号的拉曼放大，并且不与光纤芯中的镱离子相互作用。第二泵浦提供具有Yb 3+离子的反斯托克斯荧光的光纤的激光冷却。适当的Yb ~（3+）分布可以提供器件的非热性能。
2009-06-12 physics.optics
Realignment-enhanced coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and three-dimensional imaging in anisotropic fluids
我们应用相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微术来表征液晶中的指向矢结构。
2008-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Stokes microcombs in silicon nitride microresonators
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文首次在正常色散氮化硅微环谐振腔中观测到斯托克斯微梳，揭示了克尔与拉曼非线性相互作用机制，实现了两种梳态的可控切换，并通过数值模型验证了拉曼诱导 platicon 形成，为新型光子器件奠定基础。
2025-11-07 physics.optics
Enhanced Control of Transient Raman Scattering Using Buffered Hydrogen in Hollow-Core PCF
许多关于拉曼活性气体和惰性气体混合物中受激拉曼散射的报告表明，添加色散缓冲气体会增加高阶斯托克斯和反斯托克斯边带的相位失配，导致优先转换到前几个斯托克斯线，伴随着由于与缓冲气体分子碰撞而导致的拉曼增益显着降低。在这里，我们报告，提供的色散可以精确控制，有效的拉曼增益充气空芯光子晶体光纤（PCF）实际上可以显着增强时，缓冲气体的加入。当相互作用场之间的非线性耦合很强时，这种违反直觉的行为就会发生，并且可以导致与纯拉曼活性气体类似的性能，但总气压要低得多，从而可以抑制竞争效应，如拉曼反向散射。我们报告在所有发射的边带的高模态纯度，随着反斯托克斯转换效率高达5%，在可见光和2%的紫外线。结果指出，一类新的气体基波导器件中的压力可调谐的非线性光学响应，有益地调整通过添加其他气体。
2017-06-23 physics.optics
Stokes--anti-Stokes Correlations in Raman Scattering from Diamond Membranes
我们研究了金刚石膜中产生的斯托克斯（S）和反斯托克斯（aS）拉曼光子的到达统计。在S和aS信号之间观察到强的量子关联，这意味着这两个过程共享相同的声子，即由S过程激发的声子在aS过程中被消耗。我们表明，强度互相关$g_{\rm S,aS}^{(2)}(0)$，它描述了同时检测的斯托克斯和反斯托克斯光子，随着激光功率为$1/{\rm P_L}$稳步下降。与许多其他材料系统相反，金刚石在非常低的泵浦功率下表现出最大值$g_{\rm S,aS}^{(2)}(0)$，这意味着斯托克斯诱导的aS光子数量超过热生成的aS光子。另一方面，符合率显示二次加三次幂的依赖性，这表明偏离斯托克斯诱导的反斯托克斯过程。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Implementation of temporal ptychography algorithm, I$^2$PIE, for improved single-beam coherent anti-Stokes Raman scattering measurements
提出了一种基于全正常色散光子晶体光纤的超快超连续谱光源单光束相干反斯托克斯拉曼散射（SB-CARS）光谱测量系统的信背比改进方法。在使用基于时间重叠关联的新的脉冲重建算法I $^2$ PIE时，对信号到背景的改进出现。一个简单的SB-CARS策略被用来测量对二甲苯的光谱，其中使用的超连续谱脉冲被压缩使用多光子脉冲内干涉相位扫描（MIIPS），并首次尽我们所知，我$^2$ PIE使用相同的单光束设置。利用I $^2$ PIE实现，与MIIPS相比，信号与背景比提高了近4倍。更值得注意的是，积分SB-CARS光谱强度增加了6.5倍。
2020-09-10 physics.optics
Far-field radiation pattern in Coherent Anti-stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy
研究了相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）显微镜在紧聚焦条件下的前向（F-CARS）和后向（E-CARS）远场辐射图。虽然我们假设样品和介质之间没有折射率失配，但我们严格的数值电磁计算考虑了激发激光束和诱导的非线性偶极子的精确偏振。F-CARS和E-CARS辐射图案，以及它们的发散度，作为样本对象的大小的函数进行了研究，并与激发光束进行了比较。
2006-06-08 physics.bio-ph physics.optics
Quantitative, Comparable Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Spectroscopy: Correcting Errors in Phase Retrieval
相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微光谱技术在生物和材料成像方面具有重要的应用前景。然而，到目前为止，传播CARS光谱信息的主要机制是通过伪彩色图像，这显然忽略了绝大多数的高光谱数据。此外，CARS光谱处理中的当前范例不适合于定量样品间可比性。主要的限制源于需要准确测量所谓的非共振背景（NRB），用于从原始光谱中提取化学敏感的拉曼信息。在逐像素的基础上测量NRB是一项重要的任务;因此，通常使用来自玻璃或水的参考NRB，导致实际和估计的幅度和相位之间的误差。在这篇手稿中，我们提出了一种新的方法来提取拉曼光谱特征，显着抑制这些错误，通过相位去趋势和缩放。经典的纠错方法，如基线去趋势，被证明是不准确的，只是掩盖了潜在的错误。通过Kramers-Kronig关系重新发展相位恢复理论，提出了理论上的理由，我们证明了这些结果也适用于基于最大熵方法的相位恢复。这种新的误差校正方法实验应用于甘油光谱和组织图像，证明显着的一致性使用不同的NRB估计获得的光谱之间，并在不同的仪器上获得的光谱之间。此外，为了促进这些方法的实施，我们已经使本文描述的许多工具可供免费下载。
2015-07-23 physics.optics
Micromolar chemical imaging by high-energy low-photodamage Coherent Anti-stokes Raman Scattering (HELP-CARS)
Boston University（波士顿大学）；The Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology and Emory University（佐治亚理工学院和埃默里大学华莱士·H·考尔特生物医学工程系）
HELP-CARS通过高能低损伤技术实现微摩尔级生物化学成像，提升灵敏度和成像精度。
2026-02-09 physics.optics
Analysis and control of Raman phonon dynamics for enhanced optical frequency conversion
School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）
本文通过拉曼诱导折射率调制时域框架，揭示拉曼声子的物理作用及线性声子介导相互作用，并提出通过波矢匹配调控实现高效斯托克斯阶转换的声子控制方法。
2026-06-03 physics.optics
Self-imaging silicon Raman amplifier
提出了一种新型的波导光放大器。该装置由共线传播的泵浦和放大的斯托克斯光束与周期性成像的斯托克斯光束由于塔尔博特效应。讨论了该器件作为中波红外（MWIR）遥感图象放大器的应用，并描述了它的性能。硅材料由于其优良的透射特性、高热导率、高损伤阈值和成熟的制备技术而成为中波红外应用的首选材料。在这些装置中，拉曼放大过程还包括泵浦和斯托克斯信号的各种空间模式之间的四波混频。这种现象对于多模波导中的非线性相互作用是独特的，并且对最大可实现增益施加了限制，超过该限制，图像开始失真。图像失真的另一个来源是与泵浦具有最高重叠的斯托克斯模式的优先放大。这些效应引入了增益和图像质量之间的折衷。我们表明，这种权衡的一个可能的解决方案是限制泵到一个单一的高阶波导模式。
2006-11-29 physics.optics
Interferometric differentiation between resonant Coherent Anti-Stokes Raman Scattering and nonresonant four-wave-mixing processes
使用相干反斯托克斯拉曼散射来识别生物分子的一个主要障碍是，产生可测量信号所需的照明水平通常也会产生来自介质的显著非共振背景，特别是来自水的非共振背景，这不是所研究的共振所特有的。我们提出了一种方法，使用非线性干涉测量反斯托克斯信号的时间形状，以区分哪些组件是共振和非共振。这种方法很容易适用于大多数现有的脉冲CARS照明方法，并应允许区分共振CARS时，使用更高的能量脉冲。通过研究丙酮和水产生的信号之间的差异，我们表明，共振和非共振信号可以清楚地区分。
2004-02-29 physics.gen-ph physics.optics
Low threshold anti-Stokes Raman laser on-chip
基于集成二氧化硅回音壁模式谐振腔的拉曼激光器已经实现了从电信到生物检测的许多应用。为了克服二氧化硅固有的低拉曼增益值，这些器件利用其超高的品质因数（Q），允许实现亚mW受激拉曼散射（SRS）激光阈值。受激反斯托克斯拉曼散射（SRS）是与SRS密切相关的非线性行为。该非线性光学过程将泵浦光子与SRS光子组合以生成上转换光子。因此，为了实现SARS，SRS过程的效率必须很高。因此，由于这些器件的低激光效率，在片上谐振腔中实现SARS具有挑战性。在本工作中，金属掺杂的超高Q（Q>107）的二氧化硅微腔阵列的芯片上制作。金属掺杂剂在改善器件性能方面起着多种作用。它增加了腔体材料的拉曼增益，并减小了光模面积，从而增加了循环强度。因此，这些器件的SRS激光效率比传统的二氧化硅微腔大10倍以上，同时保持低激光阈值。这种组合使SARS能够产生亚mW的输入功率和显着提高反斯托克斯拉曼激光效率。
2019-07-04 physics.app-ph physics.optics
Dramatic Raman Gain Suppression in the Vicinity of the Zero Dispersion Point in Gas-Filled Hollow-Core Photonic Crystal Fiber
1964年，Bloembergen和Shen预测，如果声子的产生和湮灭（通过非弹性散射）的速率精确平衡，拉曼增益可以被抑制。只有当每个过程所需的动量相同时，这才是可能的，即，由泵浦-斯托克斯散射产生的声子相干波与在泵浦-反斯托克斯散射中湮灭的声子相干波相同。在大体积气体电池中，这只能在与泵轴成斜角的有限相互作用长度上实现。在这里，我们报告了一个简单的系统，提供了显着的拉曼增益抑制在长共线路径长度的氢。它由一个充气的空芯光子晶体光纤组成，其零色散点被压力调节到接近泵浦激光波长。在一定的精确压力下，基模中斯托克斯光的产生被完全抑制，从而允许探索其他弱得多的非线性过程。
2015-08-26 physics.optics
Wideband pulse propagation: a detailed calculation including Raman processes
我提出了一个详细的推导宽带光脉冲相互作用的拉曼过渡的那种方案目前用于产生所需的超宽带光场，以创建超短脉冲。与通常的方法不同，我使用的是一个单一的场包络，它分别用于泵浦、斯托克斯和反斯托克斯谱线。这就需要对脉冲传播进行几个周期的修正。单场模型的近似更少，数学上（因此计算上）更简单，尽管它确实需要更多的计算资源来实现。通过适当的近似，单场论可简化为传统的多场论。
2006-06-13 physics.optics
Dominance of backward stimulated Raman scattering in gas-filled hollow-core photonic crystal fibers
气体中的后向受激拉曼散射提供了一种有前途的途径，通过对着泵浦脉冲反向传播来压缩和放大斯托克斯种子脉冲，如已经在各种平台中，主要是在自由空间中证明的那样。然而，在完全可控的共线环境中，当被噪声播种时，控制这个过程的动力学尚未被研究。在这里，我们报告的第一个明确的观察有效的噪声种子后向受激喇曼散射在充氢空芯光子晶体光纤。在高气压下，当后向拉曼增益与前向增益相当，但低于前向增益时，我们报告从窄带532 nm泵浦到683 nm处的后向斯托克斯的量子转换效率超过40%。当向后过程由少量向后反射的向前产生的斯托克斯光播种时，效率增加到65%。在高泵浦功率下，以干净的基模发射并且光谱纯的后向斯托克斯信号出人意料地总是比其前向传播对应物强。我们将这一惊人的观察归因于相互作用场的独特时间动力学，这导致拉曼相干性（以移动的细周期布拉格光栅的形式）朝着光纤的输入端的强度增长。对这一过程的充分理解，以及新型反共振引导空芯光纤的快速发展，可能会导致有效的气体基拉曼激光器和放大器的改进设计，工作在从紫外到中红外的波长。
2018-01-24 physics.optics
Enhancement of molecular coherent anti-Stokes Raman scattering with silicon nano-antennas
表面增强相干反斯托克斯拉曼散射（SE-CARS）利用金属纳米结构上的表面等离子体共振来放大目标分子的相干拉曼响应。虽然这些金属天线在SE-CARS研究中取得了重大成功，但在超快激发下纳米天线的光致形态变化在稳定性和可再现性方面引入了重大障碍。这些障碍需要克服，以建立SE-CARS作为快速生物分子传感的可靠工具。在这里，我们通过执行分子CARS测量来解决这一挑战，该测量由具有更有利的热性能的高折射率介电颗粒制成的纳米天线增强。我们提出了第一个实验演示增强分子CARS信号观察Si纳米天线，它提供了更好的热稳定性相比，他们的金属同行。
2022-05-25 physics.chem-ph physics.optics
Quantum Optics Model of Surface Enhanced Raman Spectroscopy for Arbitrarily Shaped Plasmonic Resonators
我们提出了一个自洽的量子光学方法来计算耦合到任意形状的等离子体系统的分子的表面增强拉曼光谱。我们的治疗是直观的使用，并提供了新的分析洞察到金属表面附近的拉曼散射的物理，并可以应用于广泛的几何形状，包括谐振器，波导，以及混合光子等离子体系统。我们的一般理论表明，检测到的拉曼光谱起源于非线性光的产生和传播之间的相互作用。反直观地，在非线性产生阶段，我们表明，在分子位置的斯托克斯（反斯托克斯）信号取决于等离子体增强，通过局部光子态密度（LDOS），在反斯托克斯（斯托克斯）频率。然而，当从振动分子传播到远场时，斯托克斯（反斯托克斯）发射在斯托克斯（反斯托克斯）频率处经历等离子体增强，如预期的那样。我们确定了低泵浦功率下等离子体表面附近拉曼信号增强的众所周知的E^4电场规则的限制，以及高泵浦功率下不同的E^8规则，并澄清了LDOS的作用。我们的理论使用广义量子主方程，其中等离子体系统被视为通过介质的光子格林函数描述的环境浴。因此，任何电动力学相关的物理，如淬火和传播，自洽地包括在模型中。所提出的形式主义也能够以简单的分析方式在空间上描述完整的拉曼响应，即使采用量子图像，这通常也不可能使用更简单的耦合模理论。
2017-02-21 physics.optics quant-ph
Broadband coherent Raman spectroscopy based on single-pulse spectral-domain ghost imaging
本文提出将非线性光谱鬼成像与时间拉伸色散傅里叶变换光谱相结合，利用随机超连续谱和单像素探测器实现微秒级、13 cm⁻¹分辨率的宽带CARS光谱重建。
2025-07-22 physics.optics
Optomechanical Raman-Ratio Thermometry
斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射之间的不对称性的温度依赖性可以用于自校准、基于光学的温度测量。在腔光学力学的背景下，我们观察到腔增强的光的散射与驻波鼓膜模式的氮化硅膜机械谐振器的相互作用。斯托克斯散射光与反斯托克斯散射光的振幅之比被用来测量光学冷却的机械模式的温度，直到几个振动量子的水平。我们证明，拉曼比技术是能够测量我们的设备的物理温度范围从低温延伸到室温的数量级内。
2014-06-27 physics.optics quant-ph
Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Heterodyne Interferometry
提出了一种新的相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）信号的干涉测量方法。产生两个前向CARS信号，干涉仪的每个臂中一个。CARS过程的确定性性质允许这两个信号在空间和时间上重叠时相互干扰。因此，可以采用外差检测来增加CARS信号检测的灵敏度。此外，非线性CARS干涉测量将有助于在光学相干断层扫描（OCT）中使用这种光谱技术进行分子对比。
2003-11-17 physics.med-ph physics.optics quant-ph
Stimulated Raman Scattering and Nonlinear Focusing of High-Power Laser Beams Propagating in Water
高功率（功率>自聚焦临界功率）激光束在水中传播的物理过程包括非线性聚焦、受激拉曼散射（SRS）、光学击穿和等离子体形成。非线性聚焦和SRS之间的相互作用进行了分析的情况下，一个显着的一部分泵功率被引导到斯托克斯波。传播模拟和分析模型表明，斯托克斯波可以重新聚焦后，在后者的功率下降到临界功率以下的泵波。结果表明，这种新的聚焦机制是不同于交叉相位聚焦。虽然这里讨论的背景下，在水中的传播，增益聚焦现象是一般的任何介质支持非线性聚焦和受激前向拉曼散射。
2015-02-11 physics.optics
