透明
光學(xué)介質(zhì)對(duì)通過該介質(zhì)傳播的光的光強(qiáng)的非線性χ(3)響應(yīng)非常快，但不是瞬時(shí)的。特別地，延遲的非線性響應(yīng)是由晶體（或玻璃）晶格的振動(dòng)引起的。當(dāng)這些振動(dòng)與光學(xué)聲子相關(guān)時(shí)，這種效應(yīng)被稱為
拉曼散射，而聲學(xué)聲子與布里淵散射相關(guān)。例如，當(dāng)具有不同
波長(zhǎng)（通常具有相同的偏振方向）的兩個(gè)
激光束一起傳播通過拉曼活性介質(zhì)時(shí)，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光束（稱為斯托克斯波）可以以較短波長(zhǎng)的光束為代價(jià)進(jìn)行光學(xué)放大。此外，晶格振動(dòng)被激發(fā)，導(dǎo)致溫度上升。較長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的拉曼增益可用于拉曼放大器和拉曼
激光器。如果斯托克斯位移對(duì)應(yīng)于幾個(gè)太赫的頻率差，則該增益可能是相當(dāng)大的。
.Vm!Ng )j 2NHkK_B1P 圖1示出了用于納秒脈沖信號(hào)放大的
光纖中拉曼散射的數(shù)值
模擬。它表明在合適的條件下，拉曼轉(zhuǎn)換可以是高效的。
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GJ:65)KU 圖1：作為案例研究的一部分，使用RP Fiber Power軟件的數(shù)值光束傳播功能模擬了拋物線指數(shù)多模光纖中光功率的演變。信號(hào)波被強(qiáng)烈放大，而泵浦波被強(qiáng)烈損耗。轉(zhuǎn)換過程涉及多種模式。
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V!i0 某些拉曼晶體最常被用作拉曼增益介質(zhì)，盡管可以考慮各種玻璃(特別是光纖的形式).。
jN\} l|;q :}\w2W E[ 拉曼散射不僅可以發(fā)生在固體材料中，也可以發(fā)生在液體或氣體中。例如，分子氣體具有振動(dòng)/轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)，并且觀察到的斯托克斯位移與這些相關(guān)。
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gOpi> 拉曼效應(yīng)與克爾效應(yīng)一起發(fā)生，克爾效應(yīng)是由電子的(幾乎)瞬時(shí)χ(3)響應(yīng)引起的。
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光子和聲子的相互作用
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NQ?8P-& U EZnd8 在拉曼散射過程中，一個(gè)泵浦光子被轉(zhuǎn)換成一個(gè)較低能量的信號(hào)光子，光子能量的差異被聲子(晶格振動(dòng)的
量子)帶走。
cFcn61x- G%{ J.J41F 原則上，一個(gè)已經(jīng)存在的聲子也有可能與泵浦光子相互作用，產(chǎn)生一個(gè)更高能量的光子，屬于更短波長(zhǎng)的反斯托克斯波。然而，這一過程通常很弱，尤其是在低溫下。注意，如果四波混頻過程是相位匹配的，則強(qiáng)反斯托克斯光也可以從四波混頻中產(chǎn)生。
p^|IN'lx, Mu,}?% 拉曼散射可以是自發(fā)的或受激的。當(dāng)存在泵浦波但沒有信號(hào)輸入波(即沒有信號(hào)輸入光子)時(shí)，發(fā)生自發(fā)拉曼散射。它可以被認(rèn)為是一種量子效應(yīng)——信號(hào)場(chǎng)零點(diǎn)振蕩的放大。
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