本書(shū)專(zhuān)門(mén)介紹隨激光技術(shù)的出現而發(fā)展形成的一門(mén)新興分支學(xué)科——強光光學(xué)（非線(xiàn)性光學(xué)），書(shū)中著(zhù)重介紹各種強光光學(xué)效應的基本原理、實(shí)驗技術(shù)、研究成果、應用前景和發(fā)展展望。
書(shū)中內容的論述簡(jiǎn)明嚴謹、自成體系，包含了作者自己的學(xué)術(shù)貢獻與獨特見(jiàn)解。
本書(shū)同時(shí)兼具專(zhuān)業(yè)教科書(shū)和學(xué)術(shù)研究參考書(shū)的特點(diǎn)，既可供高等學(xué)校有關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生作為教學(xué)參考書(shū)使用，也可供光學(xué)、物理、化學(xué)、光電子學(xué)、激光生物醫學(xué)等領(lǐng)域的科技工作者參考。
全書(shū)附有彩圖（照片）10幅，形象地演示了有關(guān)強光光學(xué)效應的表觀(guān)形態(tài)。
第一章 強光光學(xué)概述………………………………………………………………………1
§1—1強光光學(xué)的學(xué)科定義和發(fā)展歷史………………………………………………l
§l一2強激光與物質(zhì)相互作用的主要特點(diǎn)……………………………………………3
§1—3強光光學(xué)效應的應用價(jià)值和科學(xué)意義…………………………………………5
第二章 非線(xiàn)性電極化過(guò)程的基礎知識……………………………………………………8
§2—1光學(xué)介質(zhì)的非線(xiàn)性感應電極化效應……………………………………………8
§2—2光學(xué)介質(zhì)非線(xiàn)性電極化率的基本性質(zhì)………………………………………11
§2—3非線(xiàn)性作用的耦合波方程……………………………………………………15
第三章 光學(xué)倍頻、混頻與參量效應………………………………………………………20
§3—1光學(xué)倍頻(二次諧波)效應……………………………………………………20
3．1．1基本物理圖象描述………………………………………………………………20
3．1．2光學(xué)二次諧波的基本理論…………………………………………………………22
3．1．3產(chǎn)生光學(xué)二次諧波的工作物質(zhì)……………………………………………………25
3．1．4產(chǎn)生光學(xué)二次諧波的實(shí)驗裝置……………………………………………………28
§3—2光學(xué)和頻與差頻效應(三波混頻)……………………………………………30
§3—3光學(xué)參量放大與振蕩效應……………………………………………………32
3．3．1光學(xué)參量效應的物理解釋…………………………………………………………32
3．3．2光學(xué)參量放大和振蕩條件的推導…………………………………………………33
3．3．3光學(xué)參量放大器實(shí)驗系統…………………………………………………………35
3．3．4光學(xué)參量振蕩器實(shí)驗系統…………………………………………………………35
§3—4光學(xué)三次諧波和四波混頻效應………………………………………………37
3．4．1四波混頻的物理描述……………………………………………………………37
3．4．2三次諧波效應……………………………………………………………………39
3．4．3可調諧四波和頻效應……………………………………………………………40
§3—5簡(jiǎn)并和部分簡(jiǎn)并四光子參量混頻……………………………………………42
3．5．1部分簡(jiǎn)并四光子參量混頻效應……………………………………………………42
3．5．2簡(jiǎn)并四光予參量混頻效應…………………………………………………………43
§3—6產(chǎn)生光學(xué)二次諧波的特殊技術(shù)………………………………………………45
3．6．1產(chǎn)生二次諧波的特殊實(shí)驗…………………………………………………………45
3．6．2出自表面或交界面的二次諧波效應………………………………………………45
3．6．3光學(xué)纖維內的二次諧波效應………………………………………………………46
第四章 強光引起的折射率變化與自聚焦、自調制、自加寬效應………………………48
§4—1強光引起的介質(zhì)折射率感應變化……………………………………………48
4．1．1強光引起介質(zhì)折射率變化的物理機制 ……………………………………………48
4．1．2各向同性介質(zhì)中單光束入射引起的折射率變化……………………………………50
4．1．3各向同性介質(zhì)中雙光束入射引起的折射率變化……………………………………52
4．1．4二階非線(xiàn)性電極化過(guò)程導致的折射率變化(光頻普克爾斯效應)……………………55
4．1．5光克爾效應和電致伸縮效應導致的折射率變化……………………………………58
§4—2強光自聚焦效應(穩態(tài)情況)…………………………………………………61
4．2．1自聚焦現象概述…………………………………………………………………61
4．2．2穩態(tài)自聚焦理論——光場(chǎng)的波動(dòng)方程……………………………………………63
4．2．3場(chǎng)方程的近似解析求解(無(wú)像差近似)……………………………………………64
4．2．4場(chǎng)方程的數值求解………………………………………………………………67
§4—3動(dòng)態(tài)自聚焦與自調制、自加寬效應……………………………………………68
4．3．1動(dòng)態(tài)情況下的場(chǎng)方程……………………………………………………………68
4．3．2運動(dòng)焦點(diǎn)特征……………………………………………………………………69
4．3．3運動(dòng)焦點(diǎn)引起的自調制和頻譜加寬效應……………………………………………70
第五章 光的受激散射效應………………………………………………………………75
§5—1光的散射現象概述……………………………………………………………75
5．1．1光的散射現象的起因 ……………………………………………………………75
5．1．2光的散射現象的分類(lèi)……………………………………………………………76
5．1．3光的受激散射與普通(自發(fā))散射間的區別…………………………………………77
§5—2受激拉曼散射理論……………………………………………………………78
5．2．1拉曼散射過(guò)程的量子理論描述……………………………………………………78
5．2．2自發(fā)和受激拉曼散射幾率表示式…………………………………………………8l
5．2．3受激拉曼散射增益因子和閾值條件………………………………………………83
§5—3受激拉曼散射實(shí)驗規律性……………………………………………………85
5．3．1實(shí)驗裝置和散射介質(zhì)……………………………………………………………85
5．3．2受激拉曼散射的方向性……………………………………………………………87
5．3．3產(chǎn)生高階相干拉曼輻射的兩種不同機制……………………………………………87
5．3．4拉曼共振增強的自聚焦效應………………………………………………………90
§5—4 自旋反轉、電子躍遷和純轉動(dòng)躍遷受激拉曼散射……………………………93
5．4．1 自旋反轉受激拉曼散射……………………………………………………………93
5．4．2電子躍遷和純轉動(dòng)躍遷受激拉曼散射……………………………………………97
§5—5受激布里淵散射效應…………………………………………………………99
5．5．1布里淵散射過(guò)程的物理描述………………………………………………………99
5．5．2受激布里淵散射的增益因子……………………………………………………101
5．5．3受激布里淵散射的實(shí)驗研究……………………………………………………103
§5—6受激克爾散射效應……………………………………………………………105
5．6．1有關(guān)光頻克爾效應的背景知識 …………………………………………………105
5．6．2受激瑞利翼散射…………………………………………………………………105
5．6．3超寬帶受激散射現象的發(fā)現……………………………………………………106
5．6．4受激克爾散射的理論模型………………………………………………………109
5．6．5實(shí)驗結果與理論的比較…………………………………………………………112
第六章 瞬態(tài)相干光學(xué)效應………………………………………………………………115
§6一l瞬態(tài)相干作用的定義和特點(diǎn)…………………………………………………115
§6—2自感透明效應…………………………………………………………………116
§6—3光子回波效應…………………………………………………………………121
§6—4光學(xué)章動(dòng)效應…………………………………………………………………125
6．4．1布勞赫(B10ch)方程的建立………………………………………………………126
6．4．2瞬態(tài)相干輻射場(chǎng)方程……………………………………………………………128
6．4．3光學(xué)章動(dòng)效應的求解……………………………………………………………129
§6—5光學(xué)自由感應衰減效應………………………………………………………131
第七章 光學(xué)相位共軛效應………………………………………………………………135
§7—1相位共軛波的定義和功用……………………………………………………135
§7—2四波混頻產(chǎn)生相位共軛波的理論描述………………………………………138
7．2．1簡(jiǎn)并四波混頻產(chǎn)生相位共軛波 …………………………………………………138
7．2．2四波混頻產(chǎn)生相位共軛波的全息光柵解釋………………………………………140
7．2．3四波混頻產(chǎn)生相位共軛波的共振增強效應………………………………………143
§7—3四波混頻產(chǎn)生相位共軛波的實(shí)驗研究………………………………………144
7．3．1非共振介質(zhì)產(chǎn)生相位共軛波的研究………………………………………………144
7．3．2共振介質(zhì)產(chǎn)生相位共軛波的研究…………………………………………………146
§7—4反向受激散射產(chǎn)生相位共軛波………………………………………………149
7．4．1技術(shù)發(fā)展的背景考慮……………………………………………………………149
7．4．2反向受激散射產(chǎn)生相位共軛波的物理解釋………………………………………151
7．4．3非聚焦入射情況下的理論描述 …………………………………………………152
7．4．4聚焦入射情況下的理論描述……………………………………………………155
7．4．5機理解釋的判斷實(shí)驗……………………………………………………………160
§7—5產(chǎn)生相位共軛波的其他方法…………………………………………………162
第八章 光學(xué)雙穩態(tài)效應…………………………………………………………………164
§8—1效應研究發(fā)展概述……………………………………………………………164
§8—2光學(xué)雙穩態(tài)過(guò)程的基本理論描述……………………………………………166
§8—3光學(xué)雙穩態(tài)裝置的要求和分類(lèi)………………………………………………170
§8—4光學(xué)雙穩態(tài)效應實(shí)驗研究簡(jiǎn)介………………………………………………171
8．4．1純光學(xué)控制法一珀干涉儀型雙穩態(tài)裝置的運轉特性………………………………171
8．4．2準共振增強瞬態(tài)光學(xué)雙穩特性研究實(shí)例…………………………………………173
8．4．3光電反饋控制法一珀干涉儀型雙穩態(tài)裝置…………………………………………177
8．4．4內全反射型光學(xué)雙穩態(tài)裝置……………………………………………………178
第九章 強光光譜學(xué)效應…………………………………………………………………180
§9—1背景知識(譜線(xiàn)加寬因素)……………………………………………………180
§9—2飽和吸收光譜學(xué)效應…………………………………………………………184
9．2．1效應概述………………………………………………………………………184
9．2．2有關(guān)理論的結果…………………………………………………………………186
9．2．3實(shí)驗研究簡(jiǎn)述…………………………………………………………………188
§9—3雙光子吸收光譜學(xué)效應………………………………………………………191
9．3．1效應概述………………………………………………………………………19l
9．3．2有關(guān)理論的結果…………………………………………………………………192
9．3．3雙光子吸收光譜術(shù)實(shí)驗研究簡(jiǎn)述………………………………………………193
§9—4相干拉曼和四波混頻光譜學(xué)效應……………………………………………195
9．4．1效應概述………………………………………………………………………195
9．4．2相干反斯托克斯拉曼(CARS)光譜學(xué)效應…………………………………………196
9．4．3拉曼感應克爾效應(RIKE)光譜術(shù)………………………………………………200
9．4．4相干布里淵光譜(CBS)分析術(shù)……………………………………………………201
9．4．5拉曼增益(ROS)光譜術(shù)與反拉曼(IRS)光譜術(shù)……………………………………203
§9—5激光偏振光譜學(xué)效應…………………………………………………………204
9．5．1消多卜勒加寬飽和吸收偏振光譜學(xué)效應………………………………………·205
9．5．2 CARS偏振光譜學(xué)效應…………………………………………………………207
9．5．3雙光子吸收偏振光譜學(xué)效應……………………………………………………208
9．5．4分子吸收偏振標定光譜術(shù)………………………………………………………209
§9—6激光光聲光譜學(xué)技術(shù)…………………………………………………………210
9．6．1原理概述………………………………………………………………………210
9．6．2光聲光譜學(xué)實(shí)驗技術(shù)……………………………………………………………212
§9—7激光光電流光譜學(xué)效應………………………………………………………214
9．7．1效應概述………………………………………………………………………214
9．7．2實(shí)驗研究簡(jiǎn)述…………………………………………………………………215
9．7．3光電流光譜術(shù)的特點(diǎn)和應用范圍…………………………………………………217
§9—8激光光譜學(xué)技術(shù)的應用和發(fā)展………………………………………………218
9．8．1對可調諧單色激光源的要求……………………………………………………219
9．8．2激光光譜分析中的特種技術(shù)……………………………………………………22l
9．8．3激光光譜學(xué)技術(shù)的主要應用領(lǐng)域…………………………………………………224
§9—9激光分離同位素………………………………………………………………228
9．9．1激光分離同位素的基礎知識……………………………………………………228
9．9．2激光分離同位素的方案分類(lèi)…………………………………………………230
9．9．3原子系統同位素分離實(shí)驗………………………………………………………23l
9．9．4分子系統同位素分離實(shí)驗………………………………………………………233
第十章 高時(shí)間分辨光譜學(xué)………………………………………………………………237
§10—1 電子態(tài)基態(tài)恢復時(shí)間測量——泵浦—探測法………………………………237
§10—2電子態(tài)相位弛豫過(guò)程測量——四波混頻(脈沖回波)法…………………242
§10—3分子振動(dòng)態(tài)弛豫時(shí)間測量——拉曼光譜法………………………………246
§10一4非輻射弛豫過(guò)程測量——皮秒瞬態(tài)光柵法………………………………249
§10一5非相干光高時(shí)間分辨光譜學(xué)研究…………………………………………253
第十一章 光學(xué)孤子………………………………………………………………………255
§11—1孤子研究的早期歷史………………………………………………………255
11．1．1羅素(J．s．Russell)的發(fā)現………………………………………………………255
11．1．2 FP[J數值模擬實(shí)驗……………………………………………………………256
11．1．3孤子的發(fā)現……………………………………………………………………257
11．1．4孤子的定義……………………………………………………………………259
§11—2光學(xué)孤子的基本理論………………………………………………………259
11．2．1光學(xué)孤子的提出………………………………………………………………259
11．2．2數學(xué)工具………………………………………………………………………260
11．2．3非線(xiàn)性薛定諤方程……………………………………………………………263
11．2．4光學(xué)孤子的性質(zhì)………………………………………………………………265
11．2．5光學(xué)孤子形成的物理機理………………………………………………………270
11．2．6光學(xué)孤子的實(shí)現………………………………………………………………272
§11—3光纖孤子通信………………………………………………………………274
11．3．1光纖線(xiàn)性通信系統的缺陷………………………………………………………274
11．3．2光纖孤子通信系統的基本原理…………………………………………………276
11．3．3拉曼增益對損耗的補償…………………………………………………………277
11．3．4最佳系統設計準則……………………………………………………………28l
11．3．5光學(xué)孤子的長(cháng)距離傳輸實(shí)驗……………………………………………………284
11．3．6摻鉺光纖放大器………………………………………………………………286
11．3．7孤子系統與線(xiàn)性系統的比較……………………………………………………287
§11—4實(shí)現光纖孤子通信的若干問(wèn)題……………………………………………287
11．4．1孤子脈沖的產(chǎn)生………………………………………………………………288
11．4．2孤子脈沖的相互作用 …………………………………………………………290
11．4．3高階項對孤子傳輸的影響………………………………………………………295
§11—5孤子激光器…………………………………………………………………303
11．5．1通論…………………………………………………………………………303
11．5．2色心孤子激光器………………………………………………………………304
11．5．3光纖拉曼孤子激光器(FRASL)…………………………………………………308
11．5．4孤子激光器的穩定性…………………………………………………………3“
11．5．5其他類(lèi)型的孤子激光器…………………………………………………………314
11．5．6孤子激光器的應用……………………………………………………………315
§11—6非中心對稱(chēng)介質(zhì)中的孤子傳輸……………………………………………316
11．6．1背景描述………………………………………………………………………316
11．6．2攝動(dòng)方程及其解………………………………………………………………317
11．6．3一些有趣的結論………………………………………………………………320
第十二章 非線(xiàn)性電極化率的理論………………………………………………………324
§12—1密度矩陣和相互作用能……………………………………………………324
12．1．1密度矩陣的基本方程…………………………………………………………324
12．1．2相互作用能的多極矩展開(kāi)………………………………………………………325
§12—2各階電極化率密度矩陣方法求解…………………………………………328
12．2．1密度矩陣方程的逐次求解………………………………………………………328
12．2．2各階電極化率張量元的解析表示式……………………………………………330
§12—3非線(xiàn)性電極化率的主要性質(zhì)………………………………………………333
12．3．1局部場(chǎng)修正……………………………………………………………………333
12．3．2空間對稱(chēng)性要求………………………………………………………………335
12．3．3互換對稱(chēng)性和時(shí)間反演對稱(chēng)性…………………………………………………337
12．3．4共振增強效應…………………………………………………………………339
§12—4分子介質(zhì)非線(xiàn)性電極化率B—O近似理論………………………………342
12．4．1背景知識………………………………………………………………………342
12．4．2 B—O近似下的哈密頓算符和電偶極矩算符……………………………………345
12．4．3一階和二階電極化率…………………………………………………………346
12．4．4三階電極化率…………………………………………………………………348
12．4．5 B—O近似下三階電極化率張量的附加對稱(chēng)性……………………………………350
附錄1線(xiàn)性電極化率張量元分布……………………………………………352
附錄2二階電極化率張量元分布………………………………………352
附錄3二次諧波過(guò)程電極化率張量元分布………………………………………354
附錄4三階電極化率張量元分布…………………………………356
附錄5 B—O近似下核三階電極化率張量元分布…………………358
附錄6數值估算、量綱和單位制轉換………………………………………………361
參考文獻……………………………………………………………………………363
粵公網(wǎng)安備 44010402001900號