CARSとは

　加納研では，光と物質との非線形な相互作用を用いた，新しい分光手法・イメージング手法の開発を行っています。その中でも特に力を入れているのが、CARS(Coherent anti-Stokes Raman scattering)過程の利用です。

!!NEW!!CARSの原理を説明した動画をアップしました。

###

CARSは，現在振動分光手法として最も広く使われている非線形ラマン過程の一つです。図1にCARS過程を示します。CARSでは，一般に波長の異なる二つのレーザー光（ω₁, ω₂光，またはポンプ光，ストークス光）を用います。これら二つの入射光の角振動数差ω₁-ω₂が試料分子の持つ振動モードの角振動数Wと一致すると，多数の試料分子の振動モードが同時に励振されます。このようにして生じた分子振動（振動コヒーレンス）は，分子が三つ目のレーザー光（ω₃光，またはプローブ光）と相互作用することにより，三次の非線形分極に由来するω_CARS光として取り出されます。エネルギー保存則から，ω_CARS=ω₁-ω₂+ω₃である必要があります。かつ，位相整合条件から，CARS光はk_CARS= k₁-k₂+k₃の方向に発生します。ここで，k_xはω_x光の波数ベクトルです。ω₃光として，しばしばω₁光が用いられます。その場合（ω₃-ω₁），ω_CARS光の信号強度はω₁光及びω₂光の強度の二乗及び一乗にそれぞれ比例します。つまり，ω_CARS光の信号強度はω₁光の強度に対して非線形（！）に増大します。また，位相整合条件から，CARS過程により指向性のよいラマン散乱光を得ることができます。

図1