《非線性光學(xué)》教學(xué)大綱

1、非線性光學(xué)32學(xué)時(shí)/2學(xué)分英文譯名：Nonlinear Optics適用領(lǐng)域：光學(xué)工程、光學(xué)教學(xué)目的：要求學(xué)生掌握分析各種非線性光學(xué)現(xiàn)象總體思路和方式方法。了解非線性光學(xué)現(xiàn)象的物理本質(zhì)和數(shù)學(xué)處理方法，建立非線性光學(xué)基本理論框架，為將來利用各種非線性光學(xué)技術(shù)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?；疽螅豪斫鈳追N典型的非線性光學(xué)現(xiàn)象及微觀本質(zhì)。掌握幾種典型的非線性光過程處理方法，了解非線性光學(xué)技術(shù)在一些領(lǐng)域的各種實(shí)際應(yīng)用。最高要求：根據(jù)已有非線性光學(xué)的理論和方法，自行設(shè)計(jì)出非線性光學(xué)的某種特定應(yīng)用，能夠根據(jù)具體情況的實(shí)際應(yīng)用情況獨(dú)立解決或解釋一些非線性光學(xué)理論問題和實(shí)際應(yīng)用問題。 教學(xué)方式及學(xué)時(shí)分配：本課程采

2、用電化教學(xué)多媒體手段輔助下的教師講授與課堂討論相結(jié)合方法為其主要教學(xué)手段（30學(xué)時(shí)），并有非線性光學(xué)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）。同時(shí)學(xué)生課后網(wǎng)上搜集資料。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配：緒論 1.1 線性光學(xué)的特點(diǎn) 1.2 線性光學(xué)的基本理論 1.3 非線性光學(xué)的特點(diǎn) 1.4 非線性光學(xué)現(xiàn)象的起源 1.5 基本非線性光學(xué)現(xiàn)象 2學(xué)時(shí) 第二章 非線性光學(xué)極化率 2.1 非線性光學(xué)相互作用的簡單描述 2.1.1 二階光學(xué)非線性相互作用的簡單描述（非線性光學(xué)現(xiàn)象演示） 2學(xué)時(shí) 2.1.2 三階光學(xué)非線性相互作用的簡單描述 2.2 非線性極化率的經(jīng)典非簡諧振子模型 2.3 非線性光學(xué)中物理量在不同單位制之間的轉(zhuǎn)化方法

3、 2學(xué)時(shí)2.4 非線性極化率的構(gòu)造 2.4.1 時(shí)域響應(yīng)函數(shù) 2.4.2 極化率張量及其特性 2.4.3 單色波迭加場(chǎng)的極化強(qiáng)度分析 2學(xué)時(shí)2.5 密度算符 運(yùn)動(dòng)方程及其求解 2.5.1 量子力學(xué)回顧 2.5.2 密度算符及其運(yùn)動(dòng)方程 2.5.3 熱平衡狀態(tài) 2.5.4 密度算符的微擾級(jí)數(shù)求解 2學(xué)時(shí)2.6 獨(dú)立原子的極化率張量 2.6.1 電極化率張量的表示式 2.6.2 獨(dú)立分子體系的電極化率張量特性 2.7 非線性極化率張量的對(duì)稱性 2.7.1 費(fèi)曼圖示法求任意階電極化率張量元的表示式 2.7.2 非線性極化率張量的各種對(duì)稱性 2學(xué)時(shí) 第三章 電磁波在非線性光學(xué)介質(zhì)內(nèi)的傳輸 3.1 穩(wěn)態(tài)

4、耦合波方程 3.2 瞬態(tài)耦合波方程 3.3 Manley-Rowe關(guān)系 2學(xué)時(shí) 第四章 光學(xué)二次諧波產(chǎn)生及光混頻 4.1 穩(wěn)態(tài)小信號(hào)解 4.2 倍頻和混頻時(shí)的嚴(yán)格解 4.2.1 倍頻情況 4.2.2 混頻情況 2學(xué)時(shí) 4.3 位相匹配條件的物理解釋 4.4 位相匹配的實(shí)現(xiàn) 4.5 有效非線性極化率 2學(xué)時(shí) 光學(xué)參量放大及振蕩 5.1 基本概念 5.2 光學(xué)參量放大器的增益 5.3 光學(xué)參量放大器的閾值 2學(xué)時(shí)5.4 光學(xué)參量振蕩器的轉(zhuǎn)換效益 5.4.1 雙共振光學(xué)參量振蕩器(DRO) 5.4.2 單共振光學(xué)參量振蕩器 2學(xué)時(shí) 第六章 光強(qiáng)有關(guān)折射率 6.1 介紹 6.2光強(qiáng)有關(guān)折射率的描述 6

5、.3 三階極化率的張量特性 6.4 各向同性Kerr介質(zhì)中光傳輸 2學(xué)時(shí) 第七章 自聚焦 7.1 自聚焦 7.2 光束自陷 7.3自聚焦焦距的簡單估算 7.4自聚焦現(xiàn)象嚴(yán)格理論描述-穩(wěn)態(tài)自聚焦方程 7.5 自聚焦和自散焦的應(yīng)用 2學(xué)時(shí) 第八章 受激光散射 8.1 介紹 8.2 受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering) 8.3 受激布里淵散射 2學(xué)時(shí) 第九章 相位共軛光學(xué) 9.1介紹 9.2 相位共軛波的特性 9.2.1相位共軛波的定義 9.2.2 相位共軛波的性質(zhì) 2學(xué)時(shí) 9.3 三波混頻獲得相位共軛波 9.4 四波混頻獲得相位共軛光波 9.4.1 四波混頻的一般

6、描述 9.4.2 透明介質(zhì)中簡并四波混頻 9.4.3 近簡并四波混頻 9.4.4 存在非飽和背景吸收的類Kerr介質(zhì)中的簡并四波混頻 9.4.5 共振或近共振吸收介質(zhì)的簡并的四波混頻 2學(xué)時(shí)考核方式：考試采用開卷；筆試方式進(jìn)行內(nèi)容摘要：本課程的目的是使學(xué)生對(duì)導(dǎo)致非線性光學(xué)過程的微觀機(jī)制有較系統(tǒng)的理解，理解非線性光學(xué)極化率理論構(gòu)建及對(duì)各種非線性過程的解釋；了解各種非線性光學(xué)效應(yīng)在社會(huì)發(fā)展中的重要應(yīng)用。非線性光學(xué)目前已形成多個(gè)分支學(xué)科：半導(dǎo)體非線性光學(xué)，光折變非線性光學(xué)，有機(jī)材料非線性光學(xué)等。主要教材： 主要教參： 石順祥 非線性光學(xué)西安電子科技大學(xué)出版社沈元壤，非線性光學(xué)，科學(xué)出版社王奎雄，非線性光學(xué)，國防工業(yè)出版社范琦康，非線性光學(xué)，江蘇科學(xué)技術(shù)出