Stimulated Raman scattering is investigated in a slightly multimode gas-filled hollow-core photonic crystal fiber. Although, second-order Stokes light appears in the fundamental mode below a certain threshold energy, it is observed to switch to a two-lobed higher order mode above this threshold. Conversion to the higher order mode is made possible by the creation of a two-lobed moving coherence wave in the gas that provides both phase-matching and a strong intermodal pump-Stokes overlap. A theoretical model is developed, based on this physical interpretation that agrees quantitatively with the experimental results. The results suggest new opportunities for all-fiber gas-based nonlinear processes requiring phase-matching, such as coherent anti-Stokes Raman scattering, as well as providing a means (for example) of efficiently converting light from a higher order pump mode to a fundamental Stokes mode

چکیده

در این مقاله پراکندگی رامان تحریک‌ شده در یک فیبر کریستالی فوتونی چندحالته با هسته‌ی مجوف و پرشده با گاز، بررسی شده است. با اینکه نور مرتبه‌ی دوم استوکس در حالت پایه و پایین‌تر از یک انرژی آستانه‌ی خاص ظاهر می‌شود، اما مشاهده شد که این نور به یک حالت دو-لُپی مرتبه‌ی بالاتر از این حد آستانه سویچ (تبدیل) می‌شود. تبدیل به حالت مرتبه‌ی بالاتر با ایجاد یک موج همدوس متحرک دو-لپی در گاز امکان‌پذیر است. در این فرآیند، یک تطبیق ‌فازی و یک هم‌ پوشانی چند وجهی و قوی از پمپ-استوکس ارائه و یک مدل نظری مبتنی بر این تفسیر فیزیکی (که از لحاظ کمی با نتایج تجربی هم خوانی دارد) توسعه داده خواهد شد. این نتایج راه یافت جدیدی برای تمامی فرآیندهای مربوط به فیبرهای گازی غیرخطی، از جمله پراکندگی رامان پاد-استوکس و همدوس که به تطبیق فازی نیاز دارند، ارائه داده و علاوه بر این وسیله‌ای را برای تبدیل موثر نور از یک حالت پمپاژ مرتبه‌ی بالا به حالت استوکس پایه، عرضه می‌کند.

1-مقدمه

در پراکندگی رامان تحریک‌شده (SRS)، تطبیق فازی به اولین فرکانس استوکس به صورت خودکار می‌باشد زیرا تداخل بین پمپ و امواج استوکس، مجموعه‌ای از لبه‌های متحرک را که باعث تحریک یک موج همدوس قوی از فونون‌های اپیتیکی می‌شود، تولید می‌نماید...