非線性光學(xué)課程教學(xué)大綱

1、非線性光學(xué)課程教學(xué)大綱一、非線性光學(xué)課程說明（一）課程代碼：08131102（二）課程英文名稱：Non-linear Optics（三）開課對象：應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)本科生（四）課程性質(zhì)：非線性光學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)選修課程之一，它是一門介于基礎(chǔ)與應(yīng)用之間的學(xué)科，隨著實驗與理論研究的深入，它幾乎在所有科學(xué)領(lǐng)域中都獲得廣泛的應(yīng)用。本課程除了討論非線性光學(xué)的理論基礎(chǔ)外，還主要介紹在非線性介質(zhì)中產(chǎn)生的各類非線性光學(xué)現(xiàn)象，并且注意介紹與光通信及光電子有關(guān)的最新進(jìn)展，是通信及其光學(xué)各專業(yè)學(xué)生必須具備的理論基礎(chǔ)。（五）教學(xué)目的：了解有關(guān)非線性光學(xué)的基本現(xiàn)象及其物理描述，為學(xué)生今后在本領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域工作提供理

2、論基礎(chǔ)。（六）教學(xué)內(nèi)容：本課程講述了非線性光學(xué)的基本原理和概念。主要內(nèi)容包括二階和三階的各種非線性光學(xué)現(xiàn)象，并介紹了在激光態(tài)非線性光學(xué)、光學(xué)雙穩(wěn)性、光學(xué)混沌、自聚焦、光孤子和全光開關(guān)等方面的最新發(fā)展和應(yīng)用。（七）學(xué)時數(shù)、學(xué)分?jǐn)?shù)及學(xué)時數(shù)具體分配學(xué)時數(shù)： 36學(xué)時分?jǐn)?shù)： 2 學(xué)分學(xué)時數(shù)具體分配：教 學(xué) 內(nèi) 容講授實驗/實踐合 計第一章 緒論22第二章 介質(zhì)的非線性極化44第三章 光學(xué)三波耦合過程44第四章 光學(xué)四波耦合過程44第五章 非線性折射率效應(yīng)88第六章 非線性光散射66第七章 非線性光吸收與光折射88合 計3636（八）教學(xué)方式 以課堂講授為主要授課方式（九）考核方式和成績記載說明考核方式

3、為考試。嚴(yán)格考核學(xué)生出勤情況，達(dá)到學(xué)籍管理規(guī)定的曠課量取消考試資格。綜合成績根據(jù)平時成績和期末成績評定，平時成績占40% ，期末成績占60% 。二、講授大綱與各章的基本要求第一章 緒論教學(xué)要點：通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解研究非線性光學(xué)的意義和非線性光學(xué)的發(fā)展史及發(fā)展趨勢，知道非線性光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。 1、了解研究非線性光學(xué)的意義。2、了解非線性光學(xué)的發(fā)展及其發(fā)展趨勢。3、明確非線性光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)時數(shù)：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 研究非線性光學(xué)的意義第二節(jié) 非線性光學(xué)的發(fā)展第三節(jié) 非線性光學(xué)的應(yīng)用考核要求：1、非線性光學(xué)的分類（識記）2、非線性光學(xué)的應(yīng)用（領(lǐng)會）第二章 介質(zhì)的非線性極化教學(xué)要點：

4、要求學(xué)生掌握光在不同非線性介質(zhì)中傳播時波動方程，掌握極化率的定義、性質(zhì)和物理意義，重點掌握極化率實部和虛部的關(guān)系，以及與極化率實部和虛部相對應(yīng)的折射率和吸收系數(shù)之間的關(guān)系。1、理解各向異性非線性介質(zhì)的時域、頻域波方程。2、理解各向同性非線性介質(zhì)的時域、頻域波方程。3、掌握極化率實部和虛部的關(guān)系，以及與極化率實部和虛部相對應(yīng)的折射率和吸收系數(shù)之間的關(guān)系。4、掌握極化率的定義、性質(zhì)和物理意義。教學(xué)時數(shù)：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 非線性介質(zhì)的波方程第二節(jié) 非線性極化率第三節(jié) KramersKronig色散關(guān)系考核要求：2.1非線性介質(zhì)的波方程 非線性介質(zhì)的麥克斯韋方程（識記） 各向異性非線性介質(zhì)的時

5、域、頻域波方程（領(lǐng)會）2.2非線性極化率 電極化強度的對稱性（領(lǐng)會） 簡并因子（應(yīng)用）2.3 KramersKronig色散關(guān)系 常見非線性光學(xué)過程的非線性極化率（識記） 極化率實部和虛部的關(guān)系，以及與極化率實部和虛部相對應(yīng)的折射率和吸收系數(shù)之間的關(guān)系（領(lǐng)會）第三章 光學(xué)三波耦合過程教學(xué)要點：晶體介質(zhì)的二階非線性光學(xué)效應(yīng)可以用慢變場振幅近似的三波耦合方程來描述。本章推導(dǎo)了這些方程，并在此基礎(chǔ)上討論幾種典型的二階非線性光學(xué)效應(yīng)：光學(xué)倍頻、和頻、差頻和參量過程。1. 理解三波耦合方程。2. 明確二階非線性光學(xué)效應(yīng)。教學(xué)時數(shù)：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 三波耦合方程第二節(jié) 光學(xué)二次諧波第三節(jié) 光學(xué)和頻、差

6、頻和參量過程考核要求：3.1三波耦合方程 三波耦合方程（領(lǐng)會）3.2光學(xué)二次諧波 在小信號下得到的結(jié)論（識記） 相位匹配技術(shù)（應(yīng)用）3.3光學(xué)和頻、差頻和參量過程 光學(xué)和頻與頻率上轉(zhuǎn)換（領(lǐng)會） 光學(xué)差頻和頻率下轉(zhuǎn)換（領(lǐng)會） 光學(xué)參數(shù)放大與振蕩（領(lǐng)會）第四章 光學(xué)四波耦合過程教學(xué)要點：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握三階非線性過程，了解三次諧波、四波混頻和相位共軛的概念。1.理解和掌握三次諧波。2. 理解和掌握四波混頻。3.掌握光學(xué)相位共軛的定義。教學(xué)時數(shù)：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 三次諧波和四波混頻第二節(jié) 光學(xué)相位共軛考核要求：4.1三次諧波和四波混頻 三階非線性極化強度的表達(dá)式（識記） 四波混頻波方程（

7、領(lǐng)會）4.2光學(xué)相位共軛 光學(xué)相位共軛的定義（識記） 四波混頻過程中的光學(xué)相位共軛（領(lǐng)會）第五章 非線性折射率效應(yīng)教學(xué)要點：本章分別介紹自作用和互作用光克爾效應(yīng)，討論了光束傳播中引起的自聚焦效應(yīng)理論，以及相關(guān)的時間和空間自相位調(diào)制現(xiàn)象，最后介紹了基于自聚焦效應(yīng)的測量介質(zhì)非線性參數(shù)的單光束自掃描方法。1.掌握光學(xué)克爾效應(yīng)。2.掌握光束自聚焦理論及相關(guān)的調(diào)制現(xiàn)象。教學(xué)時數(shù)：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 光學(xué)克爾效應(yīng)第二節(jié) 光束的自聚焦考核要求：5.1光學(xué)克爾效應(yīng) 光學(xué)克爾效應(yīng)的定義（識記） 自作用光克爾效應(yīng)（領(lǐng)會） 互作用光克爾效應(yīng)（領(lǐng)會）5.2光束的自聚焦 光學(xué)自聚焦效應(yīng)理論（應(yīng)用） 穩(wěn)態(tài)自聚焦和動

8、態(tài)自聚焦（領(lǐng)會） 自相位調(diào)制（領(lǐng)會） 三階非線性極化率的Z掃描測量法（領(lǐng)會）第六章 非線性光散射教學(xué)要點：掌握受激拉曼散射和受激布里淵散射的物理機理和規(guī)律。1.自發(fā)輻射光散射的分類。2.受激散射光的新特征。3.受激拉曼散射的物理機理和規(guī)律。4.受激布里淵散射的物理機理和規(guī)律。教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 受激拉曼散射第二節(jié) 受激布里淵散射考核要求：6.1受激拉曼散射 自發(fā)輻射光散射的分類（識記） 受激散射光的新特征（識記） 受激拉曼散射的經(jīng)典理論（領(lǐng)會） 受激拉曼散射的物理機理和規(guī)律（領(lǐng)會）6.2受激布里淵散射 受激布里淵散射的經(jīng)典理論（領(lǐng)會） 受激布里淵散射的物理機理和規(guī)律（領(lǐng)會）第七章 非線性光吸收與光折射教學(xué)要點：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握激光與介質(zhì)相互作用所引起的各種非線性光吸收效應(yīng)，以及相關(guān)的非線性折射效應(yīng)，掌握由基態(tài)至第一激發(fā)態(tài)躍遷引起的飽和吸收和飽和折射，由第一激發(fā)態(tài)至更高激發(fā)態(tài)躍遷引起的反飽和吸收與反飽和折射，以及由基態(tài)至虛能級躍遷引起的雙光子吸收現(xiàn)象。1.理解飽和吸收與反飽和吸收。2.理解飽和折射與反飽和折射。3.理解雙光子吸收。教學(xué)時數(shù)：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 飽和吸收和反飽和吸收第二節(jié) 飽和折射和反飽和折射第三節(jié) 雙光子吸收考核要求：6.1飽和吸收和反飽和吸收 飽和吸收（領(lǐng)會）反飽和吸收（領(lǐng)會） 6.2飽和折射和反飽和折射 飽