第一章 强光光学概述………………………………………………………………………1
§1—1强光光学的学科定义和发展历史………………………………………………l
§l一2强激光与物质相互作用的主要特点……………………………………………3
§1—3强光光学效应的应用价值和科学意义…………………………………………5
第二章 非线性电极化过程的基础知识……………………………………………………8
§2—1光学介质的非线性感应电极化效应……………………………………………8
§2—2光学介质非线性电极化率的基本性质………………………………………11
§2—3非线性作用的耦合波方程……………………………………………………15
第三章 光学倍频、混频与参量效应………………………………………………………20
§3—1光学倍频(二次谐波)效应……………………………………………………20
3．1．1基本物理图象描述………………………………………………………………20
3．1．2光学二次谐波的基本理论…………………………………………………………22
3．1．3产生光学二次谐波的工作物质……………………………………………………25
3．1．4产生光学二次谐波的实验装置……………………………………………………28
§3—2光学和频与差频效应(三波混频)……………………………………………30
§3—3光学参量放大与振荡效应……………………………………………………32
3．3．1光学参量效应的物理解释…………………………………………………………32
3．3．2光学参量放大和振荡条件的推导…………………………………………………33
3．3．3光学参量放大器实验系统…………………………………………………………35
3．3．4光学参量振荡器实验系统…………………………………………………………35
§3—4光学三次谐波和四波混频效应………………………………………………37
3．4．1四波混频的物理描述……………………………………………………………37
3．4．2三次谐波效应……………………………………………………………………39
3．4．3可调谐四波和频效应……………………………………………………………40
§3—5简并和部分简并四光子参量混频……………………………………………42
3．5．1部分简并四光子参量混频效应……………………………………………………42
3．5．2简并四光予参量混频效应…………………………………………………………43
§3—6产生光学二次谐波的特殊技术………………………………………………45
3．6．1产生二次谐波的特殊实验…………………………………………………………45
3．6．2出自表面或交界面的二次谐波效应………………………………………………45
3．6．3光学纤维内的二次谐波效应………………………………………………………46
第四章 强光引起的折射率变化与自聚焦、自调制、自加宽效应………………………48
§4—1强光引起的介质折射率感应变化……………………………………………48
4．1．1强光引起介质折射率变化的物理机制 ……………………………………………48
4．1．2各向同性介质中单光束入射引起的折射率变化……………………………………50
4．1．3各向同性介质中双光束入射引起的折射率变化……………………………………52
4．1．4二阶非线性电极化过程导致的折射率变化(光频普克尔斯效应)……………………55
4．1．5光克尔效应和电致伸缩效应导致的折射率变化……………………………………58
§4—2强光自聚焦效应(稳态情况)…………………………………………………61
4．2．1自聚焦现象概述…………………………………………………………………61
4．2．2稳态自聚焦理论——光场的波动方程……………………………………………63
4．2．3场方程的近似解析求解(无像差近似)……………………………………………64
4．2．4场方程的数值求解………………………………………………………………67
§4—3动态自聚焦与自调制、自加宽效应……………………………………………68
4．3．1动态情况下的场方程……………………………………………………………68
4．3．2运动焦点特征……………………………………………………………………69
4．3．3运动焦点引起的自调制和频谱加宽效应……………………………………………70
第五章 光的受激散射效应………………………………………………………………75
§5—1光的散射现象概述……………………………………………………………75
5．1．1光的散射现象的起因 ……………………………………………………………75
5．1．2光的散射现象的分类……………………………………………………………76
5．1．3光的受激散射与普通(自发)散射间的区别…………………………………………77
§5—2受激拉曼散射理论……………………………………………………………78
5．2．1拉曼散射过程的量子理论描述……………………………………………………78
5．2．2自发和受激拉曼散射几率表示式…………………………………………………8l
5．2．3受激拉曼散射增益因子和阈值条件………………………………………………83
§5—3受激拉曼散射实验规律性……………………………………………………85
5．3．1实验装置和散射介质……………………………………………………………85
5．3．2受激拉曼散射的方向性……………………………………………………………87
5．3．3产生高阶相干拉曼辐射的两种不同机制……………………………………………87
5．3．4拉曼共振增强的自聚焦效应………………………………………………………90
§5—4 自旋反转、电子跃迁和纯转动跃迁受激拉曼散射……………………………93
5．4．1 自旋反转受激拉曼散射……………………………………………………………93
5．4．2电子跃迁和纯转动跃迁受激拉曼散射……………………………………………97
§5—5受激布里渊散射效应…………………………………………………………99
5．5．1布里渊散射过程的物理描述………………………………………………………99
5．5．2受激布里渊散射的增益因子……………………………………………………101
5．5．3受激布里渊散射的实验研究……………………………………………………103
§5—6受激克尔散射效应……………………………………………………………105
5．6．1有关光频克尔效应的背景知识 …………………………………………………105
5．6．2受激瑞利翼散射…………………………………………………………………105
5．6．3超宽带受激散射现象的发现……………………………………………………106
5．6．4受激克尔散射的理论模型………………………………………………………109
5．6．5实验结果与理论的比较…………………………………………………………112
第六章 瞬态相干光学效应………………………………………………………………115
§6一l瞬态相干作用的定义和特点…………………………………………………115
§6—2自感透明效应…………………………………………………………………116
§6—3光子回波效应…………………………………………………………………121
§6—4光学章动效应…………………………………………………………………125
6．4．1布劳赫(B10ch)方程的建立………………………………………………………126
6．4．2瞬态相干辐射场方程……………………………………………………………128
6．4．3光学章动效应的求解……………………………………………………………129
§6—5光学自由感应衰减效应………………………………………………………131
第七章 光学相位共轭效应………………………………………………………………135
§7—1相位共轭波的定义和功用……………………………………………………135
§7—2四波混频产生相位共轭波的理论描述………………………………………138
7．2．1简并四波混频产生相位共轭波 …………………………………………………138
7．2．2四波混频产生相位共轭波的全息光栅解释………………………………………140
7．2．3四波混频产生相位共轭波的共振增强效应………………………………………143
§7—3四波混频产生相位共轭波的实验研究………………………………………144
7．3．1非共振介质产生相位共轭波的研究………………………………………………144
7．3．2共振介质产生相位共轭波的研究…………………………………………………146
§7—4反向受激散射产生相位共轭波………………………………………………149
7．4．1技术发展的背景考虑……………………………………………………………149
7．4．2反向受激散射产生相位共轭波的物理解释………………………………………151
7．4．3非聚焦入射情况下的理论描述 …………………………………………………152
7．4．4聚焦入射情况下的理论描述……………………………………………………155
7．4．5机理解释的判断实验……………………………………………………………160
§7—5产生相位共轭波的其他方法…………………………………………………162
第八章 光学双稳态效应…………………………………………………………………164
§8—1效应研究发展概述……………………………………………………………164
§8—2光学双稳态过程的基本理论描述……………………………………………166
§8—3光学双稳态装置的要求和分类………………………………………………170
§8—4光学双稳态效应实验研究简介………………………………………………171
8．4．1纯光学控制法一珀干涉仪型双稳态装置的运转特性………………………………171
8．4．2准共振增强瞬态光学双稳特性研究实例…………………………………………173
8．4．3光电反馈控制法一珀干涉仪型双稳态装置…………………………………………177
8．4．4内全反射型光学双稳态装置……………………………………………………178
第九章 强光光谱学效应…………………………………………………………………180
§9—1背景知识(谱线加宽因素)……………………………………………………180
§9—2饱和吸收光谱学效应…………………………………………………………184
9．2．1效应概述………………………………………………………………………184
9．2．2有关理论的结果…………………………………………………………………186
9．2．3实验研究简述…………………………………………………………………188
§9—3双光子吸收光谱学效应………………………………………………………191
9．3．1效应概述………………………………………………………………………19l
9．3．2有关理论的结果…………………………………………………………………192
9．3．3双光子吸收光谱术实验研究简述………………………………………………193
§9—4相干拉曼和四波混频光谱学效应……………………………………………195
9．4．1效应概述………………………………………………………………………195
9．4．2相干反斯托克斯拉曼(CARS)光谱学效应…………………………………………196
9．4．3拉曼感应克尔效应(RIKE)光谱术………………………………………………200
9．4．4相干布里渊光谱(CBS)分析术……………………………………………………201
9．4．5拉曼增益(ROS)光谱术与反拉曼(IRS)光谱术……………………………………203
§9—5激光偏振光谱学效应…………………………………………………………204
9．5．1消多卜勒加宽饱和吸收偏振光谱学效应………………………………………·205
9．5．2 CARS偏振光谱学效应…………………………………………………………207
9．5．3双光子吸收偏振光谱学效应……………………………………………………208
9．5．4分子吸收偏振标定光谱术………………………………………………………209
§9—6激光光声光谱学技术…………………………………………………………210
9．6．1原理概述………………………………………………………………………210
9．6．2光声光谱学实验技术……………………………………………………………212
§9—7激光光电流光谱学效应………………………………………………………214
9．7．1效应概述………………………………………………………………………214
9．7．2实验研究简述…………………………………………………………………215
9．7．3光电流光谱术的特点和应用范围…………………………………………………217
§9—8激光光谱学技术的应用和发展………………………………………………218
9．8．1对可调谐单色激光源的要求……………………………………………………219
9．8．2激光光谱分析中的特种技术……………………………………………………22l
9．8．3激光光谱学技术的主要应用领域…………………………………………………224
§9—9激光分离同位素………………………………………………………………228
9．9．1激光分离同位素的基础知识……………………………………………………228
9．9．2激光分离同位素的方案分类…………………………………………………230
9．9．3原子系统同位素分离实验………………………………………………………23l
9．9．4分子系统同位素分离实验………………………………………………………233
第十章 高时间分辨光谱学………………………………………………………………237
§10—1 电子态基态恢复时间测量——泵浦—探测法………………………………237
§10—2电子态相位弛豫过程测量——四波混频(脉冲回波)法…………………242
§10—3分子振动态弛豫时间测量——拉曼光谱法………………………………246
§10一4非辐射弛豫过程测量——皮秒瞬态光栅法………………………………249
§10一5非相干光高时间分辨光谱学研究…………………………………………253
第十一章 光学孤子………………………………………………………………………255
§11—1孤子研究的早期历史………………………………………………………255
11．1．1罗素(J．s．Russell)的发现………………………………………………………255
11．1．2 FP[J数值模拟实验……………………………………………………………256
11．1．3孤子的发现……………………………………………………………………257
11．1．4孤子的定义……………………………………………………………………259
§11—2光学孤子的基本理论………………………………………………………259
11．2．1光学孤子的提出………………………………………………………………259
11．2．2数学工具………………………………………………………………………260
11．2．3非线性薛定谔方程……………………………………………………………263
11．2．4光学孤子的性质………………………………………………………………265
11．2．5光学孤子形成的物理机理………………………………………………………270
11．2．6光学孤子的实现………………………………………………………………272
§11—3光纤孤子通信………………………………………………………………274
11．3．1光纤线性通信系统的缺陷………………………………………………………274
11．3．2光纤孤子通信系统的基本原理…………………………………………………276
11．3．3拉曼增益对损耗的补偿…………………………………………………………277
11．3．4最佳系统设计准则……………………………………………………………28l
11．3．5光学孤子的长距离传输实验……………………………………………………284
11．3．6掺铒光纤放大器………………………………………………………………286
11．3．7孤子系统与线性系统的比较……………………………………………………287
§11—4实现光纤孤子通信的若干问题……………………………………………287
11．4．1孤子脉冲的产生………………………………………………………………288
11．4．2孤子脉冲的相互作用 …………………………………………………………290
11．4．3高阶项对孤子传输的影响………………………………………………………295
§11—5孤子激光器…………………………………………………………………303
11．5．1通论…………………………………………………………………………303
11．5．2色心孤子激光器………………………………………………………………304
11．5．3光纤拉曼孤子激光器(FRASL)…………………………………………………308
11．5．4孤子激光器的稳定性…………………………………………………………3“
11．5．5其他类型的孤子激光器…………………………………………………………314
11．5．6孤子激光器的应用……………………………………………………………315
§11—6非中心对称介质中的孤子传输……………………………………………316
11．6．1背景描述………………………………………………………………………316
11．6．2摄动方程及其解………………………………………………………………317
11．6．3一些有趣的结论………………………………………………………………320
第十二章 非线性电极化率的理论………………………………………………………324
§12—1密度矩阵和相互作用能……………………………………………………324
12．1．1密度矩阵的基本方程…………………………………………………………324
12．1．2相互作用能的多极矩展开………………………………………………………325
§12—2各阶电极化率密度矩阵方法求解…………………………………………328
12．2．1密度矩阵方程的逐次求解………………………………………………………328
12．2．2各阶电极化率张量元的解析表示式……………………………………………330
§12—3非线性电极化率的主要性质………………………………………………333
12．3．1局部场修正……………………………………………………………………333
12．3．2空间对称性要求………………………………………………………………335
12．3．3互换对称性和时间反演对称性…………………………………………………337
12．3．4共振增强效应…………………………………………………………………339
§12—4分子介质非线性电极化率B—O近似理论………………………………342
12．4．1背景知识………………………………………………………………………342
12．4．2 B—O近似下的哈密顿算符和电偶极矩算符……………………………………345
12．4．3一阶和二阶电极化率…………………………………………………………346
12．4．4三阶电极化率…………………………………………………………………348
12．4．5 B—O近似下三阶电极化率张量的附加对称性……………………………………350
附录1线性电极化率张量元分布……………………………………………352
附录2二阶电极化率张量元分布………………………………………352
附录3二次谐波过程电极化率张量元分布………………………………………354
附录4三阶电极化率张量元分布…………………………………356
附录5 B—O近似下核三阶电极化率张量元分布…………………358
附录6数值估算、量纲和单位制转换………………………………………………361
参考文献……………………………………………………………………………363
粤公网安备 44010402001900号