相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)已经广泛应用于分子的光谱特性、 肿瘤细胞的结构及分子反应动力学等问题的研究。 对这种复杂的高阶非线性光谱进行定量分析所面临的主要难题是高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多, 关系复杂。 在前期报道的C∞v对称性分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元简化方案的基础上, 对分子对称性更加复杂的C3v对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化, 为定量分析C3v对称性分子基团的CARS和CAHRS光谱信息提供必要的理论基础。 首先将CARS微观极化率张量元βi′j′k′l′表示为拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, CAHRS微观极化率张量元βi′j′k′l′m′表示为超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′和拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积。 用α′i′j′和β′i′j′k′之间的比值关系简化βi′j′k′l′和βi′j′k′l′m′之间比值。 对于C3v对称类型分子基团的对称振动模式A1, 9个非零且3个独立的CARS微观极化率张量元可以用α′i′j′之间的1个比值参数RRSS进行描述, 21个非零且6个独立的CAHRS微观极化率张量元可以用α′i′j′之间及β′i′j′k′之间的3个比值参数RRSS, RHRSS, 1和RHRSS, 2进行描述。 然后利用键极化加和模型方法, 通过计算C3v对称性分子基团中的各个单键与单键之间的耦合关系, 得到C3v对称性分子基团的对称伸缩振动模式A1所对应的所有超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′分量的比值, 结合文献中给出的拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′分量的比值, 进一步简化C3v对称性分子基团CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系。 从这些简化了的CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系, 可以进一步简化CARS和CAHRS信号及广义取向泛函RIJK(θ)的表达式, 得到RIJK(θ)随界面分子基团取向角度θ的变化规律。 此外, 也详细推导了C3v对称性分子基团对射式实验构型CAHRS过程的强度因子dIJK、 广义取向泛函RIJK(θ)及广义取向参数c2和c4的表达式, 为定量分析界面分子取向信息奠定了理论基础。

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)广泛应用于分子界面和生物膜表面的研究。 然而, 高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多, 关系复杂, 使研究者对CARS和CAHRS很难进行定量分析。 采取以下方案对属于C∞v对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化。 首先将CARS微观极化率张量元βi′j′k′l′表示成拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, CAHRS微观极化率张量元βi′j′k′l′m′表示成超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′和拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, 再利用α′i′j′之间的比值及β′i′j′k′之间的比值得到βi′j′k′l′和βi′j′k′l′m′之间的比值。 使用这些CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系, 能够得到CARS和CAHRS光谱的广义取向泛函及其广义取向参数, 进而对界面分子取向信息进行定量分析。

采用背向散射偏振配置,对半极性a面(1120)生长的4H-SiC晶体,测量了激发光偏振方向与光轴成不同角度时各声子振动的偏振拉曼散射光谱,研究了不同声子模式的偏振拉曼散射光的强度变化与性质。利用拉曼选择定则,对实验结果进行拟合分析得到了不同声子模式的拉曼散射矩阵张量元系数及其各向异性特征。研究结果为深入了解4H-SiC晶体的微观结构和各向异性性质提供依据。