Stimulierte Resonanz‐Raman‐Streuung an angeregten und nicht angeregten Molekülen

Abstract

A review of the theory of the stimulated resonance Raman scattering (SRRS) is given. The calculation of the gains for the SRRS with the ground level (SRRS I) or an axcited one (SRRS 11) as initial states shows that there are some restrictions for their appearance. Due to the strong resonance absorption of the pumping wave and the disturbing influence of stimulated fluorescence the SRRS I is not observable in a Franck-Condon excitation and in an absorption of Lorentzian line shape. The SRRS I1 has a sufficiently largegain on the condition t,l< t , , b (tel, t v i btransversal relaxation time of the electronic or vibronic transition). I n case of a strong deviation of the wings of the absorption profile from the Lorentzian shape, howeves, the SRRS I is favoured rather than the two other processes.Another possibility to avoid the resonance absorption of the pumping wave exists for the transversal excitation of the SRRS. Thereby the limit of application of the SRRS may be extended t o other substances which are no saturable absorbers. Apart from the saturable absorption and the transversal excitation the self-induced transparency is the third possibility to generate SRRS of ultrashort light pulses. 168 J. HERRMANN nen erlaubt, als auch insbesondere auf die prinzipiell neue Moglichkeit, Schwingungsspektren angeregter Elektronenzustande zu messen. Gerade dieser letzte Punkt konnte verschiedene wichtige Informationen iiber die Struktur angeregter Molekule liefern und z. B. in bestimmten Fiillen eine Lokalisierung der Anregung ermoglichen. Experimentell wurde die SRRS zuerst als Elektronen-Streuung an Metalldampfen gemessen [3-71. An Molekulen wurde die SRRS erstmals in Polymethin-Farbstoffen in festen Matrizen bei tiefen Temperaturen und geringen Konzentrationen beobachtet [8-lo]. Bei einer Temperatur von 77 K wurde Kryptocyanin in Glycerin und spiiter auch andere Farbstoffe mit einem intensiven Rubinlaser bestrahlt, dessen Frequenz in die Absorptionsbande des entaprechenden Farbstoffs fallt. I n der Streustrahlung wurden innerhalb oder in der Nahe der bekannten breitbandigen Fluoreszenzlinien diskrete schmale Emissionslinien aber auch Absorptionslinien innerhalb der Fluoreszenzlinien beobachtet. Bei einer Veranderung der Frequenz des Lasers durch Temperaturanderung dea Rubinstabes verschoben sich die schmalen Linien um den gleichen Frequenzbetrag mit, d. h., sie liel3en sich dem stimulierten Resonanz-Raman-Effekt zuordnen; Da einige der beobachteten Schwingungslinien in die Absorptionsbande des entsprechenden Farbstoffes fielen sowie auf Grund einiger anderer indirekter Hinweise, vertraten die Autoren der Arbeiten [8-lo] die Ansicht, daB die SRRS an den Schwingungsniveaus des Elektronengrundzustandes ungiinstige Erzeugungsbedingungen vorfindet. Nach ihrer Meinung bhfinden sich schon nach kurzer Zeit alle Molekiile im angeregten Zustand und eine Verstarkung fur die SRRS an den Molekiilen im Elektronengrundzustand ist nicht moglich. Am diesem Grunde auaerten sie die Hypotheae, dal3 es sich bei den beobachteten Linien u...