Bức xạ lối ra chứa đồng thời một lượng lớn bức xạ Stoke (-) (-2),… và phản Stoke (+) (+2),…
Bức xạ Stokes làm tăng mật độ của mức dao động v=1
Tăng bức xạ AntiStokes
Các mức ảo
Bức xạ s trở thành bức xạ kích thích
-2
Các mức dao động
Khuyếch đại s
Lực tác động lên 1 dao động tử:
2
)t,z(F
)t,z(E
0
1 2
d dX
0
Li độ dao động
0
k(l
z)k 1
2
)z(X
* eEE 12
i
]
[M4
x 2
2
2
1
2
1
Từ
2
N
ik
E
2 2
2 0
g
X 2 ) ])
0 (i
1 (
[M8
2
1
2
1
2
Ta xác định được tần số bức xạ:
2
2
1
12
Sự tích thoát của phân tử với vận tốc gây ra dịch chuyển nhỏ về tần số so với phương lý tưởng 2-
Li độ dao động:
0
[i
t
k(
z)k
1
2
)t,z(X
i
* e)z(EE 1
2
x 0 M8
•Pha dao động phân tử (k2-k1)z
•Dao động phân tử được kích thích nhờ tích của điện trường tần số 1 và 2 pha dao động bằng pha của lực kích thích
•K không phụ thuộc vào tần số
•Điều kiện đồng bộ pha phải được thỏa
Mối tương quan Manley-Rowe:
Dòng photon:
N
N
s
L
P L
P S S
L
S
L
dN dz
dN dz
Giới hạn tán xạ tự phát (Ns<<1) :
'g
)L(L)0(I)0(
)z(N s
R
eff
L
Số dòng photon Stoke tăng tuyến tính khi z<<-1
Giới hạn tán xạ kích thích (Ns>>1) :
L
eff
L
)L(L)0(I)0('g Re
)z(N s
Số dòng photon Stoke tăng theo hàm mũ khi z<<-1
Xác suất bức xạ tự phát phản Stokes nhỏ hơn tán xạ Stokes
lần
Tán xạ kích thích có kèm theo bức xạ phản Stokes với cường độ lớn
Hướng bức xạ sẽ thành lập bề mặt hình nón có trục song song với hướng truyền của chùm laser
Điều kiện đồng bộ không gian
Trong môi trường đẳng hướng:
Đó là nguyên nhân các thành phần phản Stokes thành lập bề mặt hình nón
Giản đồ xác định hướng truyền của bức xạ phản Stokes
Trong thực tế tán xạ tổ hợp kích thích phức tạp hơn nhiều
Tên
Năng lượng trạng thái cuối
Biểu đồ mức năng lượng
N và M
Năng lượng trạng thái ban đầu
Tần số tán xạ s xác định bởi sự chuyển đổi năng lượng vòng quanh
Photons Phân tử
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
n(
)1
E
1
1 s
s 1
f E
i
1n 1
iE
Photon s Phân tử
N=1 M=1
n(
)1
E
E
fi 1
s
1
s
1
f
i
fi
1n 1
iE
N=1 M=1
Tán xạ Rayleigh
E
n(
)2
2 1
s
f E
i
1
1
s
iE
1n 1
N=2 M=1
Tán xạ Raman (Stokes)
Tán xạ Rayleigh bậc cao
Năng lượng trạng thái cuối Biểu đồ mức năng lượng Tên
N và M
Năng lượng trạng thái ban đầu
Tần số tán xạ s xác định bởi sự chuyển đổi năng lượng vòng quanh
Photons Phân tử
Photon s Phân tử
(i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) (vii) (viii)
E
n(
)2
f E
i
fi
2 fi
1
s
1
1
s
1n 1
N=2 M=1
iE
E
n(
)3
3 1
s
f E
i
1
1
s
Tán xạ Raman bậc cao
1n 1
iE
N=3 M=1
E
f E
i
n(
)3
fi 3 fi
1
s
1
1
s
iE
1n 1
Tán xạ Rayleigh bậc 2
N=3 M=1
Tán xạ Raman bậc 2
