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1、1、瑞利散射 是一种由热力学涨落（如密度温度）所引起的弹性散射。在固体中这种效 应被缺陷和杂质的散射所掩盖，在流体中明显一些。入射光在线度小于光波长的微粒上散射后散射光和入射光波长相同的现象。由英国物理学家瑞利提出而得名。分子散射光的强度与入射光的频率的四次方成正比。瑞利散射公式为I (o)二兀 d 九-4 R -2V 2 (l+cos2 0 )(n-1)2o 是入射线与散射线其中 d 为散射粒子数， V 是粒子的提及， n 是折射率 之间的夹角，称为散射角。波长愈短的电磁波，散射愈强烈，当电磁波波长大于 1 毫米时，瑞利散 射可以忽略不计。瑞利，英国人，十九世纪最著名的物理学家之一， 190
2、4 年，他因和拉姆塞同时发现了惰性元素氩（Ar ）而荣获了该年度的诺贝尔物理学奖。非弹性散射射包括布里渊散射和拉曼散射。2、布里渊散射 它是由于声波通过介质时所引起的折射率不均匀而产生的 当波长较短的压缩波（例如声波）穿越固体或液体媒质时，引起的光的散射现 象。声波穿过媒质，将使媒质中存在以声速传播的压强起伏，引起媒质各处密度 的起伏，从而产生对可见光的散射现象。这种散射光的频率v较入射光频率v 0 有一个频移，v- v0,但其值很小，远小于喇曼散射的频移，且频移与散射角有 关。布里渊散射为美籍物理学家L.布里渊1922年首先研究 在不同条件下，布里渊散射又分自发散射和受激散射两种形式 光纤中
3、的布里渊散射 在注入光功率不高的情况下，光纤材料分子的布朗运动将产生声学噪 声，当这种声学噪声在光纤中传播时，其压力差将引起光纤材料折射率的变 化，从而对传输光产生自发散射作用，同时声波在材料中的传播将使压力差 及折射率变化呈现周期性，导致散射光频率相对于传输光有一个多普勒频 移，这种散射称为自发布里渊散射。自发布里渊散射可用量子物理学解释如 下：一个泵浦光子（注入光纤中的信号光）转换成一个新的频率较低的斯托 克斯光子并同时产生一个新的声子；同样地，一个泵浦光子吸收一个声子的 能量转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。 因此在自发布里渊散射光 谱中，同时存在能量相当的斯托克斯和反斯托克斯两条
4、谱线，其相对于入射 光的频移大小与光纤材料声子的特性有直接关系。由于构成光纤的硅材料是一种电致伸缩材料， 当大功率的泵浦光在光纤 中传播时，其折射率会增加，产生电致伸缩效应，导致大部分传输光被转化 为反向传输的散射光，产生受激布里渊散射。具体过程是：当泵浦光在光纤 中传播时，其自发布里渊散射光沿泵浦光相反的方向传播，当泵浦光的强度 增大时，自发布里渊散射的强度增加，当增大到一定程度时，反向传输的斯 托克斯光和泵浦光将发生干涉作用，产生较强的干涉条纹，使光纤局部折射 率大大增加。这样由于电致伸缩效应，就会产生一个声波，声波的产生激发 出更多的布里渊散射光，激发出来的散射光又加强声波，如此相互作用
5、，产 生很强的散射，这就是受激布里渊散射（SBS ）。相对于光波而言，声波的能 量可忽略，因此在不考虑声波的情况下，这种 SBS 过程可以概括为频率较高 的泵浦光的能量向频率低的斯托克斯光转移的过程。 这样受激布里渊散射可 以看成仅仅是在有泵浦光存在的情况下在电致伸缩材料中传播的斯托克斯 光经历了一个光增益的过程。在受激布里渊散射中，虽然理论上反斯托克斯 和斯托克斯光都存在，一般情况下只表现为斯托克斯光。与喇曼散射不同的是，在布里渊散射中是研究能量较小的元激发，如声学声 子和磁振子等3、拉曼散射 光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化 的散射。拉曼散射遵守如下规律： 散射光中在每条原始入射谱线 （频率为 v0） 两侧对称地伴有频率为v0 士 vi（i=l，2, 3,.）的谱线，长波一侧的谱线称 红伴线或斯托克斯线，短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线；频率差vi 与入射光频率 v0 无关,由散射物质的性质决定,每种散射物质都有自己 特定的频率差,其中有些与介质的红外吸收频率相一致。拉曼散射的强度比 瑞利散射（可见光的散射）要弱得多。拉曼效应,指光波在被散射后频率发生变化的现象。 1928 年由印度物 理学家拉曼发现,因此获 1930 年诺贝尔物理学奖
