《非线性光学》教学大纲

1、非线性光学32学时/2学分英文译名：Nonlinear Optics适用领域：光学工程、光学教学目的：要求学生掌握分析各种非线性光学现象总体思路和方式方法。了解非线性光学现象的物理本质和数学处理方法，建立非线性光学基本理论框架，为将来利用各种非线性光学技术打下一个坚实的理论基础。基本要求：理解几种典型的非线性光学现象及微观本质。掌握几种典型的非线性光过程处理方法，了解非线性光学技术在一些领域的各种实际应用。最高要求：根据已有非线性光学的理论和方法，自行设计出非线性光学的某种特定应用，能够根据具体情况的实际应用情况独立解决或解释一些非线性光学理论问题和实际应用问题。 教学方式及学时分配：本课程采

2、用电化教学多媒体手段辅助下的教师讲授与课堂讨论相结合方法为其主要教学手段（30学时），并有非线性光学现象演示实验（2学时）。同时学生课后网上搜集资料。教学内容与学时分配：绪论 1.1 线性光学的特点 1.2 线性光学的基本理论 1.3 非线性光学的特点 1.4 非线性光学现象的起源 1.5 基本非线性光学现象 2学时 第二章 非线性光学极化率 2.1 非线性光学相互作用的简单描述 2.1.1 二阶光学非线性相互作用的简单描述（非线性光学现象演示） 2学时 2.1.2 三阶光学非线性相互作用的简单描述 2.2 非线性极化率的经典非简谐振子模型 2.3 非线性光学中物理量在不同单位制之间的转化方法

3、 2学时2.4 非线性极化率的构造 2.4.1 时域响应函数 2.4.2 极化率张量及其特性 2.4.3 单色波迭加场的极化强度分析 2学时2.5 密度算符 运动方程及其求解 2.5.1 量子力学回顾 2.5.2 密度算符及其运动方程 2.5.3 热平衡状态 2.5.4 密度算符的微扰级数求解 2学时2.6 独立原子的极化率张量 2.6.1 电极化率张量的表示式 2.6.2 独立分子体系的电极化率张量特性 2.7 非线性极化率张量的对称性 2.7.1 费曼图示法求任意阶电极化率张量元的表示式 2.7.2 非线性极化率张量的各种对称性 2学时 第三章 电磁波在非线性光学介质内的传输 3.1 稳态

4、耦合波方程 3.2 瞬态耦合波方程 3.3 Manley-Rowe关系 2学时 第四章 光学二次谐波产生及光混频 4.1 稳态小信号解 4.2 倍频和混频时的严格解 4.2.1 倍频情况 4.2.2 混频情况 2学时 4.3 位相匹配条件的物理解释 4.4 位相匹配的实现 4.5 有效非线性极化率 2学时 光学参量放大及振荡 5.1 基本概念 5.2 光学参量放大器的增益 5.3 光学参量放大器的阈值 2学时5.4 光学参量振荡器的转换效益 5.4.1 双共振光学参量振荡器(DRO) 5.4.2 单共振光学参量振荡器 2学时 第六章 光强有关折射率 6.1 介绍 6.2光强有关折射率的描述 6

5、.3 三阶极化率的张量特性 6.4 各向同性Kerr介质中光传输 2学时 第七章 自聚焦 7.1 自聚焦 7.2 光束自陷 7.3自聚焦焦距的简单估算 7.4自聚焦现象严格理论描述-稳态自聚焦方程 7.5 自聚焦和自散焦的应用 2学时 第八章 受激光散射 8.1 介绍 8.2 受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering) 8.3 受激布里渊散射 2学时 第九章 相位共轭光学 9.1介绍 9.2 相位共轭波的特性 9.2.1相位共轭波的定义 9.2.2 相位共轭波的性质 2学时 9.3 三波混频获得相位共轭波 9.4 四波混频获得相位共轭光波 9.4.1 四波混频的一般

6、描述 9.4.2 透明介质中简并四波混频 9.4.3 近简并四波混频 9.4.4 存在非饱和背景吸收的类Kerr介质中的简并四波混频 9.4.5 共振或近共振吸收介质的简并的四波混频 2学时考核方式：考试采用开卷；笔试方式进行内容摘要：本课程的目的是使学生对导致非线性光学过程的微观机制有较系统的理解，理解非线性光学极化率理论构建及对各种非线性过程的解释；了解各种非线性光学效应在社会发展中的重要应用。非线性光学目前已形成多个分支学科：半导体非线性光学，光折变非线性光学，有机材料非线性光学等。主要教材： 主要教参： 石顺祥 非线性光学西安电子科技大学出版社沈元壤，非线性光学，科学出版社王奎雄，非线性光学，国防工业出版社范琦康，非线性光学，江苏科学技术出