誘導ラマン散乱（Stimulated Raman Scattering）

　３次の非線形光学効果の１つ。光が物質を構成する分子の格子振動（光フォノン）と相互作用をすることによって格子振動のエネルギーだけずれた光が散乱される現象をラマン散乱という。その散乱光をストークス光と呼び，そのストークス波長に増幅媒質が形成されている。入射する光が強くなった場合にラマン散乱光の増幅が生じたものを誘導ラマン散乱という。

非線形媒質にある閾値(ラマン閾値)を超えるような強いポンプ波が入射されると、ストークス波と呼ばれるより低い周波数を持つ成分が急に成長し、ポンプエネルギーの大部分がストークス波になる現象を言う。このポンプ波とストークス波の周波数差はラマンシフトまたはストークスシフトと呼ばれる。SRSはラマン増幅器や、ファイバーラマンレーザーを機能させる重要な非線形過程である。波長1064 nmに対するラマンシフトは約52 nmである。

量子力学的記述では、ラマン散乱はポンプ光子が低周波数の光子と分子の振動モードのフォノンに変換される低周波変換過程と考えることができる。フォノンが ポンプ光と結合してポンプ光より周波数の高い光子が発生する高周波変換も可能であるが、この変換に適するエネルギーと運動量を持つフォノンの存在が必要なため、実際にはほとんど起こらない。この周波数が高くなった方の光子は反ストークス光と呼ばれ、ストークス光の周波数ωs=ωp-Ωに対して、周波数 ωa=ωp+Ωに発生する。ここで、ωpはポンプ光の周波数、Ωはストークスシフト量である。

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