超快光學(xué)

1 簡介和回顧
　1.1 超快激光脈沖簡介
　1.2 電磁學(xué)簡要回顧
　　1.2.1 麥克斯韋方程
　　1.2.2 波動(dòng)方程和平面波
　　1.2.3 坡印廷矢量和功率流
　1.3 激光原理回顧
　　1.3.1 穩(wěn)態(tài)激光運(yùn)轉(zhuǎn)
　　1.3.2 四能級原子的增益和增益飽和
　　1.3.3 高斯光束和激光橫模
　1.4 鎖模引起的超短脈沖生成的簡介
　1.5 傅里葉級數(shù)和傅里葉變換
　　1.5.1 解析方法
　　1.5.2 計(jì)算方法
　習(xí)題
2 鎖模原理
　2.1 鎖模所涉及的過程
　2.2 主動(dòng)鎖模
　　2.2.1 時(shí)域處理方法
　　2.2.2 頻域處理方法
　　2.2.3 不同的主動(dòng)鎖模方法
　2.3 采用飽和吸收體的被動(dòng)鎖模
　　2.3.1 飽和模型
　　2.3.2 慢飽和吸收體鎖模
　　2.3.3 快飽和吸收體鎖模
　2.4 利用光克爾效應(yīng)的固體激光器鎖模
　　2.4.1 非線性折射率變化
　　2.4.2 自振幅調(diào)制、自相位調(diào)制和群速度色散
　　2.4.3 加成脈沖鎖模
　　2.4.4 克爾透鏡鎖模
　　2.4.5 鎖模方程的解
　　2.4.6 鎖模的啟動(dòng)問題
　習(xí)題
3 超快脈沖測量方法
　3.1 專業(yè)術(shù)語和定義
　3.2 電場自相關(guān)測量和功率譜
　3.3 電場互相關(guān)測量以及光譜干涉法
　　3.3.1 電場互相關(guān)作用
　　3.3.2 頻譜干涉法
　　3.3.3 應(yīng)用：光學(xué)相干斷層掃描
　3.4 強(qiáng)度相關(guān)測量
　　3.4.1 利用二次諧波產(chǎn)生的相關(guān)測量
　　3.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟
　　3.4.3 采用雙光子吸收的相關(guān)測量
　　3.4.4 高階相關(guān)技術(shù)
　3.5 啁啾脈沖和時(shí)一頻域測量
　3.6 頻率分辨光學(xué)門
　　3.6.1 頻率分辨偏振光學(xué)門
　　3.6.2 自衍射FROG
　　3.6.3 二次諧波產(chǎn)生FROG
　　3.6.4 采用時(shí)域相位調(diào)制的頻率分辨光學(xué)門
　　3.6.5 從FROG圖形恢復(fù)信號
　3.7 基于頻率濾波的脈沖測量
　　3.7.1 單縫方法
　　3.7.2 雙縫方法
　3.8 自參考干涉法
　　3.8.1 啁啾脈沖的時(shí)域干涉法
　　3.8.2 自參考光譜干涉法
　3.9 噪聲和抖動(dòng)的表征
　習(xí)題
4 色散與色散補(bǔ)償
　4.1 群速度色散
　　4.1.1 群速度定義與廣義色散關(guān)系
　　4.1.2 材料色散概述
　4.2 基于角色散的時(shí)域色散
　　4.2.1 角色散與時(shí)域色散之間的關(guān)系
　　4.2.2 角色散及強(qiáng)度波前傾斜
　4.3 光柵對的色散
　4.4 棱鏡對的色散
　4.5 透鏡的色散特性
　4.6 鏡面結(jié)構(gòu)的色散
　　4.6.1 G-T干涉儀
　　4.6.2 1／4波片堆構(gòu)成的高反射鏡
　　4.6.3 啁啾反射鏡
　4.7 群速度色散的測量
　　4.7.1 干涉測量方法
　　4.7.2 頻域腔內(nèi)色散測量
　4.8 附錄
　　4.8.1 傳輸經(jīng)過平板層導(dǎo)致的頻率相關(guān)相位：另一種推導(dǎo)方式
　　4.8.2 阻抗方法分析介質(zhì)鏡堆
　習(xí)題
5 超快非線性光學(xué)：二階
　5.1 非線性光學(xué)概述
　5.2 強(qiáng)迫波動(dòng)方程
　　5.2.1 頻域式
　　5.2.2 時(shí)域式
　5.3 連續(xù)波二倍頻的產(chǎn)生
　　5.3.1 相位匹配效應(yīng)
　　5.3.2 雙折射介質(zhì)中的相位匹配
　　5.3.3 連續(xù)波二倍頻產(chǎn)生中的聚焦效應(yīng)
　5.4 脈沖二倍頻的產(chǎn)生
　　5.4.1 準(zhǔn)連續(xù)波下的二倍頻產(chǎn)生
　　5.4.2 超短脈沖的二倍頻產(chǎn)生
　　5.4.3 準(zhǔn)相位匹配
　　5.4.4 群速度走離對基于二倍頻產(chǎn)生的脈沖測量的影響
　5.5 三波相互作用
　　5.5.1 和頻的產(chǎn)生
　　5.5.2 差頻的產(chǎn)生
　　5.5.3 光參量放大
　5.6 附錄
　　5.6.1 各向異性介質(zhì)中的空間走離和脈沖波前
　　5.6.2 寬帶非共線三波混頻中的速度匹配
　習(xí)題
6 超快非線性光學(xué)：三階
　6.1 非線性折射率介質(zhì)中的傳播方程
　　6.1.1 均勻介質(zhì)中的平面波
　　6.1.2 波導(dǎo)中的非線性傳播
　　6.1.3 光纖類型
　6.2 非線性薛定諤方程
　6.3 自相位調(diào)制
　　6.3.1 無色散自相位調(diào)制
　　6.3.2 有損無色散自相位調(diào)制
　　6.3.3 正常色散下的自相位調(diào)制
　　6.3.4 相位調(diào)制
　6.4 脈沖壓縮
　6.5 調(diào)制不穩(wěn)定性
　6.6 光孤子
　6.7 高階傳播效應(yīng)
　　6.7.1 均勻媒質(zhì)中的非線性包絡(luò)方程
　　6.7.2 波導(dǎo)中的非線性包絡(luò)方程
　　6.7.3 延遲非線性響應(yīng)和拉曼效應(yīng)
　　6.7.4 自陡峭
　　6.7.5 空時(shí)聚焦
　6.8 連續(xù)譜的產(chǎn)生
　習(xí)題
7 鎖模：前沿話題
　7.1 孤子光纖激光器：人工快速可飽和吸收體
　　7.1.1 8字腔激光器
　　7.1.2 能量量化
　　7.1.3 孤子邊帶
　7.2 孤子鎖模：主動(dòng)調(diào)制和慢飽和吸收體
　　7.2.1 諧波鎖模孤子光纖激光器
　　7.2.2 孤子鎖模中的凈增益窗
　7.3 拉伸脈沖鎖模
　　7.3.1 拉伸脈沖鎖模光纖激光器
　　7.3.2 色散管理孤子
　　7.3.3 理論問題
　7.4 少周期鎖模激光器
　7.5 鎖模頻率梳
　　7.5.1 梳基本知識
　　7.5.2 測量方法
　　7.5.3 頻率梳的穩(wěn)定性
　　7.5.4 應(yīng)用
　習(xí)題
8 超短脈沖的操控
　8.1 傅里葉變換脈沖整形
　　8.1.1 使用固定掩模的脈沖整形的例子
　　8.1.2 可編程脈沖整形
　　8.1.3 脈沖整形理論
　8.2 其他的脈沖整形技術(shù)
　　8.2.1 直接空-時(shí)脈沖整形
　　8.2.2 聲光色散濾波器
　8.3 啁啾處理和時(shí)間透鏡
　　8.3.1 空-時(shí)對偶性
　　8.3.2 啁啾處理
　　8.3.3 時(shí)間透鏡處理
　8.4 超短脈沖放大
　　8.4.1 放大的基礎(chǔ)知識
　　8.4.2 飛秒放大器的特殊問題
　8.5 附錄
　　8.5.1 透鏡的菲涅耳衍射和傅里葉變換性質(zhì)
　　8.5.2 光柵的波動(dòng)光學(xué)模型
　習(xí)題
9 超快時(shí)間分辨光譜學(xué)
　9.1 超快光譜學(xué)概述
　9.2 簡并的泵浦-探測透射測量
　　9.2.1 共偏振場：標(biāo)量處理
　　9.2.2 矢量場與取向效應(yīng)
　9.3 非簡并和光譜分辨的泵浦-探測：案例研究
　　9.3.1 染料分子的飛秒泵浦-探測研究
　　9.3.2 GaAs的飛秒泵浦-探測研究
　9.4 相干短脈沖光譜學(xué)中的基本量子力學(xué)
　　9.4.1 基本的量子理論
　　9.4.2 密度矩陣
　9.5 波包
　　9.5.1 例子：半導(dǎo)體量子阱
　　9.5.2 分子
　9.6 退相現(xiàn)象
　　9.6.1 線性光譜學(xué)
　　9.6.2 退相模式
　　9.6.3 利用瞬態(tài)光柵測量退相
　　9.6.4 二維光譜學(xué)
　9.7 沖激受激拉曼散射
　習(xí)題
10 太赫茲時(shí)域電磁學(xué)
　10.1 超快電磁學(xué)：傳輸線
　　10.1.1 光電導(dǎo)生成和采樣
　　10.1.2 電光采樣
　10.2 超快電磁學(xué)：太赫茲波束
　　10.2.1 生成和測量太赫茲脈沖
　　10.2.2 太赫茲光譜學(xué)和成像
　習(xí)題
參考文獻(xiàn)