H$_2$ 填充空芯 PCF 中拉曼相干波实现宽带可调 LP$_{01}$ 模频移

当强度足够的激光泵浦光束入射到拉曼活性介质（如氢气）上时，会产生强的斯托克斯信号，其红移量为拉曼跃迁频率 {\Omega}$_R$。同时伴随产生由同步分子振荡形成的“相干波”，其波矢 {\Delta}{\beta} 由光学色散决定。在其寿命内，该相干波可用于将第三束“混合”信号的频率移动 {\Omega}$_R$，前提是满足相位匹配，即 {\Delta}{\beta} 匹配。传统上这可通过非共线光束或高阶波导模式实现。本文报道了仅使用充氢空芯 PCF 的基模 LP$_{01}$ 模对任意混合信号进行的共线相位匹配频移。这得益于在压力可调零色散点附近出现的 S 形色散曲线。从紫外到近红外可实现 125 THz 的相位匹配频移。长相互作用长度和高模场限制降低了所需峰值强度，使得转换效率超过 70%。该系统在相干反斯托克斯拉曼光谱和宽带激光源波长转换中极具兴趣。