1、目录目录 概述 原理 实验应用效应概述效应概述 基于两作用光束的差频与样品拉曼散射频移基于两作用光束的差频与样品拉曼散射频移相共振的四波混频效应；相共振的四波混频效应；实验装置实验装置 两束不同频率的激光束入射到待测样品中，两束不同频率的激光束入射到待测样品中，并且至少其中一束光的频率是可调谐的；并且至少其中一束光的频率是可调谐的； 上述两束入射光频率之差可以调谐到与样品上述两束入射光频率之差可以调谐到与样品本身的拉曼跃迁频率发生共振；本身的拉曼跃迁频率发生共振； 有关样品光谱学的信息是通过对特定的信息有关样品光谱学的信息是通过对特定的信息光束获得的，这一信息光束可以是通过样品光束获得的，这一
2、信息光束可以是通过样品后的一束入射激光，也可以是通过多波混频后的一束入射激光，也可以是通过多波混频作用而产生的新的相干辐射光束作用而产生的新的相干辐射光束CARSCARS原理原理 CARSCARS是一种特殊的四波混频效应。是一种特殊的四波混频效应。 特点：三束入射光波中，两束入射光的差频与特点：三束入射光波中，两束入射光的差频与待测介质的拉曼跃迁能级间隔产生共振，从而待测介质的拉曼跃迁能级间隔产生共振，从而使三次非线性电极化率得到共振增强，并产生使三次非线性电极化率得到共振增强，并产生第四束向高频方向移动的相干波信号，频移值第四束向高频方向移动的相干波信号，频移值正好等于介质拉曼光谱频移值正好
3、等于介质拉曼光谱频移值。 两束两束强单色激光强单色激光：1 1、2 2 1 1：固定频率：固定频率 2 2：可调谐，假设：可调谐，假设1 1 2 2 调谐调谐2 2使（使（1- 1- 2 2）= = ：介质内某一拉曼散射的频移值（对应拉曼散：介质内某一拉曼散射的频移值（对应拉曼散射始、终能级间的间隔）射始、终能级间的间隔） 与与 3 3 相互作用，产生相干信号光束相互作用，产生相干信号光束 第四束波的空间方向第四束波的空间方向CARSCARS原理原理CARSCARS简化物理模型简化物理模型 通过差频共振激励器来的介质内的频通过差频共振激励器来的介质内的频率为率为的相干电极化波，使得介质的相干电
4、极化波，使得介质等价于一种三维动态光栅，从而有可等价于一种三维动态光栅，从而有可能对频率为能对频率为3 3的探测光束发生衍射作的探测光束发生衍射作用，并产生频移值为用，并产生频移值为 的具有不的具有不同空间取向的两束信号光波同空间取向的两束信号光波实际情况实际情况相位匹配相位匹配CARSCARS作用作用 强单色光作用下，很多待测介质有可能产生强单色光作用下，很多待测介质有可能产生荧光辐射，从而形成干扰背底而降低所需要荧光辐射，从而形成干扰背底而降低所需要的相干光信噪比，但是荧光辐射频率通常低的相干光信噪比，但是荧光辐射频率通常低于入射激光频率；因此，反斯托克斯信号光于入射激光频率；因此，反斯托
5、克斯信号光情况下，可以有效的避免荧光辐射背底的影情况下，可以有效的避免荧光辐射背底的影响响 CARS信号光产生过程的三次非线性电极化强度信号光产生过程的三次非线性电极化强度 方括号第二项方括号第二项 当当1- 1- 2 = 2 = 时，三次非线性电极化系时，三次非线性电极化系数的共振项贡献将达到最大值数的共振项贡献将达到最大值应用原理应用原理 一般状态下一般状态下CARSCARS信号光强表示信号光强表示透镜聚焦方法提高透镜聚焦方法提高CARSCARS光强光强应用原理应用原理实验装置原理图实验装置原理图 两入射光采用聚焦后的交叉入射方式两入射光采用聚焦后的交叉入射方式实验例子实验例子优点优点 提供较高的信号光强或亮度提供较高的信号光强或亮度 信号光束具有空间定向性，易于与入射光分离信号光束具有空间定向性，易于与入射光分离 易于消除可能存在着样品荧光辐射背底影响易于消除可能存在着样品荧光辐射背底影响 聚焦入射可提供较高的分辨率聚焦入射可提供较高的分辨率谢谢 谢谢
