拉曼散射中量子力学与非线性光学的桥梁

我们提出了一个自发拉曼散射的理论框架，从根本上架起了量子力学与非线性光学方法之间的桥梁。通过将自发拉曼散射概念化为由量子真空场引发的受激拉曼增益或损耗事件，我们直接从三阶非线性极化率严格推导出自发拉曼散射截面。至关重要的是，该框架预测了一种迄今未被认识的现象的存在：“自发拉曼损耗”（sRL），它作为受激拉曼损耗的真空种子对应物，补充了传统的自发拉曼散射（自发拉曼增益，sRG）。此外，我们建立了与传统 Kramers-Heisenberg-Dirac（KHD）理论的严格联系，揭示出自发过程是由分子发射的信号场与刺激分子的真空场本身在探测器前的干涉所支配。这一见解揭示了 sRG 极化率与 KHD 公式中的旋转/反旋转干涉项之间的直接对应关系。最终，我们通过纳入先前未被认识的基本项来扩展基础的 KHD 理论，在拉曼散射的量子力学和非线性光学描述之间实现了完美的解析一致性。