《强光光学及其应用》求取 ⇩

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1

1-2 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 简并四光子参量混频效应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

4.2.1 自聚焦现象概述61

4-2 强光自聚焦效应(稳态情况)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

5.2.1 拉曼散射过程的量子理论描述78

5-2 受激拉曼散射理论78

5.2.2 自发和受激拉曼散射几率表示式81

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

6-1 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(Bloch)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

7.4.1 技术发展的背景考虑149

7-4 反向受激散射产生相位共轭波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-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-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191

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

9.4.1 效应概述195

9-4 相干拉曼和四波混频光谱学效应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(RGS)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221

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231

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

10-4 非辐射弛豫过程测量——皮秒瞬态光栅法249

10-5 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 FPU数值模拟实验256

11.1.3 孤子的发现257

11-2 光学孤子的基本理论259

11.2.1 光学孤子的提出259

11.1.4 孤子的定义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281

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311

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

11.6.1 背景描述316

11-6 非中心对称介质中的孤子传输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x？(ω)分布352

附录2 二阶电极化率张量元x？(ω1，ω2)分布352

附录3 二次谐波过程电极化率张量元d？分布354

附录4 三阶电极化率张量元x？(ω1，ω2，ω3)分布356

附录5 B-O近似下核三阶电极化率张量元x(3)？(ω1，ω2，ω3)分布358

附录6 数值估算、量纲和单位制转换361

参考文献363