非线性光学课程教学大纲

1、非线性光学课程教学大纲一、非线性光学课程说明（一）课程代码：08131102（二）课程英文名称：Non-linear Optics（三）开课对象：应用物理学专业本科生（四）课程性质：非线性光学是应用物理学专业的专业选修课程之一，它是一门介于基础与应用之间的学科，随着实验与理论研究的深入，它几乎在所有科学领域中都获得广泛的应用。本课程除了讨论非线性光学的理论基础外，还主要介绍在非线性介质中产生的各类非线性光学现象，并且注意介绍与光通信及光电子有关的最新进展，是通信及其光学各专业学生必须具备的理论基础。（五）教学目的：了解有关非线性光学的基本现象及其物理描述，为学生今后在本领域或相关领域工作提供理

2、论基础。（六）教学内容：本课程讲述了非线性光学的基本原理和概念。主要内容包括二阶和三阶的各种非线性光学现象，并介绍了在激光态非线性光学、光学双稳性、光学混沌、自聚焦、光孤子和全光开关等方面的最新发展和应用。（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数： 36学时分数： 2 学分学时数具体分配：教 学 内 容讲授实验/实践合 计第一章 绪论22第二章 介质的非线性极化44第三章 光学三波耦合过程44第四章 光学四波耦合过程44第五章 非线性折射率效应88第六章 非线性光散射66第七章 非线性光吸收与光折射88合 计3636（八）教学方式 以课堂讲授为主要授课方式（九）考核方式和成绩记载说明考核方式

3、为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。二、讲授大纲与各章的基本要求第一章 绪论教学要点：通过本章学习，使学生了解研究非线性光学的意义和非线性光学的发展史及发展趋势，知道非线性光学的应用领域。 1、了解研究非线性光学的意义。2、了解非线性光学的发展及其发展趋势。3、明确非线性光学的应用领域。教学时数：2学时教学内容： 第一节 研究非线性光学的意义第二节 非线性光学的发展第三节 非线性光学的应用考核要求：1、非线性光学的分类（识记）2、非线性光学的应用（领会）第二章 介质的非线性极化教学要点：

4、要求学生掌握光在不同非线性介质中传播时波动方程，掌握极化率的定义、性质和物理意义，重点掌握极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率和吸收系数之间的关系。1、理解各向异性非线性介质的时域、频域波方程。2、理解各向同性非线性介质的时域、频域波方程。3、掌握极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率和吸收系数之间的关系。4、掌握极化率的定义、性质和物理意义。教学时数：4学时教学内容： 第一节 非线性介质的波方程第二节 非线性极化率第三节 KramersKronig色散关系考核要求：2.1非线性介质的波方程 非线性介质的麦克斯韦方程（识记） 各向异性非线性介质的时

5、域、频域波方程（领会）2.2非线性极化率 电极化强度的对称性（领会） 简并因子（应用）2.3 KramersKronig色散关系 常见非线性光学过程的非线性极化率（识记） 极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率和吸收系数之间的关系（领会）第三章 光学三波耦合过程教学要点：晶体介质的二阶非线性光学效应可以用慢变场振幅近似的三波耦合方程来描述。本章推导了这些方程，并在此基础上讨论几种典型的二阶非线性光学效应：光学倍频、和频、差频和参量过程。1. 理解三波耦合方程。2. 明确二阶非线性光学效应。教学时数：4学时教学内容第一节 三波耦合方程第二节 光学二次谐波第三节 光学和频、差

6、频和参量过程考核要求：3.1三波耦合方程 三波耦合方程（领会）3.2光学二次谐波 在小信号下得到的结论（识记） 相位匹配技术（应用）3.3光学和频、差频和参量过程 光学和频与频率上转换（领会） 光学差频和频率下转换（领会） 光学参数放大与振荡（领会）第四章 光学四波耦合过程教学要点：通过学习，使学生掌握三阶非线性过程，了解三次谐波、四波混频和相位共轭的概念。1.理解和掌握三次谐波。2. 理解和掌握四波混频。3.掌握光学相位共轭的定义。教学时数：4学时教学内容： 第一节 三次谐波和四波混频第二节 光学相位共轭考核要求：4.1三次谐波和四波混频 三阶非线性极化强度的表达式（识记） 四波混频波方程（

7、领会）4.2光学相位共轭 光学相位共轭的定义（识记） 四波混频过程中的光学相位共轭（领会）第五章 非线性折射率效应教学要点：本章分别介绍自作用和互作用光克尔效应，讨论了光束传播中引起的自聚焦效应理论，以及相关的时间和空间自相位调制现象，最后介绍了基于自聚焦效应的测量介质非线性参数的单光束自扫描方法。1.掌握光学克尔效应。2.掌握光束自聚焦理论及相关的调制现象。教学时数：8学时教学内容： 第一节 光学克尔效应第二节 光束的自聚焦考核要求：5.1光学克尔效应 光学克尔效应的定义（识记） 自作用光克尔效应（领会） 互作用光克尔效应（领会）5.2光束的自聚焦 光学自聚焦效应理论（应用） 稳态自聚焦和动

8、态自聚焦（领会） 自相位调制（领会） 三阶非线性极化率的Z扫描测量法（领会）第六章 非线性光散射教学要点：掌握受激拉曼散射和受激布里渊散射的物理机理和规律。1.自发辐射光散射的分类。2.受激散射光的新特征。3.受激拉曼散射的物理机理和规律。4.受激布里渊散射的物理机理和规律。教学时数：6学时教学内容： 第一节 受激拉曼散射第二节 受激布里渊散射考核要求：6.1受激拉曼散射 自发辐射光散射的分类（识记） 受激散射光的新特征（识记） 受激拉曼散射的经典理论（领会） 受激拉曼散射的物理机理和规律（领会）6.2受激布里渊散射 受激布里渊散射的经典理论（领会） 受激布里渊散射的物理机理和规律（领会）第七章 非线性光吸收与光折射教学要点：通过学习，使学生掌握激光与介质相互作用所引起的各种非线性光吸收效应，以及相关的非线性折射效应，掌握由基态至第一激发态跃迁引起的饱和吸收和饱和折射，由第一激发态至更高激发态跃迁引起的反饱和吸收与反饱和折射，以及由基态至虚能级跃迁引起的双光子吸收现象。1.理解饱和吸收与反饱和吸收。2.理解饱和折射与反饱和折射。3.理解双光子吸收。教学时数：8学时教学内容： 第一节 饱和吸收和反饱和吸收第二节 饱和折射和反饱和折射第三节 双光子吸收考核要求：6.1饱和吸收和反饱和吸收 饱和吸收（领会）反饱和吸收（领会） 6.2饱和折射和反饱和折射 饱