《成絲非線性光學》從理論和實驗兩個方面闡述了超短激光脈沖與物質相互作用后成絲的非線性光學物理現(xiàn)象,為光絲中脈沖自壓縮現(xiàn)象提供了新的解釋,創(chuàng)新地提出了用于評估高階非線性光學效應影響的理論方法,是在非線性光學和超快科學領域中既有理論基礎又充滿前沿探索的專著?蔀橄嚓P專業(yè)技術領域研究人員提供有價值的參考,也可作為科研院所和高校相關專業(yè)的研究生教材。
激光是20世紀60年代初出現(xiàn)的新興科學技術,隨著激光技術的飛速發(fā)展,諾貝爾獎不斷與激光結緣。據(jù)統(tǒng)計,與激光有直接關系的諾貝爾獎有幾十項之多。引入注目的是,近年來超快激光出現(xiàn)在人們的視線中,它具備獨特的超短脈沖、超強特性,激光技術的一個主流研究方向是如何獲得時間上越來越短的光脈沖,以便能以較低的脈沖能量獲得極高的峰值光強,并誕生了另外一門學科——超快光學。超短光脈沖已經(jīng)成為基礎研究中普遍使用的工具,值得一提的是,1999年諾貝爾化學獎授予了在利用飛秒激光脈)中技術研究化學反應方面開展開拓性工作的科學家,2005年諾貝爾物理學獎授予了在激光精密光譜及頻率梳技術發(fā)展上有開創(chuàng)性貢獻的科學家,2018年諾貝爾物理學獎授予了發(fā)明啁瞅脈沖放大技術的科學家。這三項受到諾貝爾獎肯定的科學成就,顯示了超短光脈沖及其與物質相互作用的研究方向是當前國際上最前沿和充滿活力的科學領域。
自從激光被發(fā)明之后,人們就發(fā)現(xiàn)激光在與物質相互作用的過程中,會產(chǎn)生新的頻率分量,并由此發(fā)展了非線性光學這一學科方向。超短脈沖在介質中的傳播會引起一系列有趣的現(xiàn)象,伴隨著明顯的線性和非線性現(xiàn)象,并且其非線性光學現(xiàn)象引發(fā)了眾多的研究和討論。相關的物理效應包括色散、克爾效應、拉曼散射、增益飽和等,這些現(xiàn)象可以用模擬脈沖傳播和實驗診斷的方法進行研究。
本書是研究超短光脈沖與物質相互作用后成絲物理現(xiàn)象的專著。超短激光脈)中傳輸成絲是復雜又有趣的現(xiàn)象,是吸引我們將這本前沿專著翻譯出來的主要動力。該研究從理論和實驗兩方面研究了飛秒光絲,揭示了這一非凡現(xiàn)象背后的物理機制。
第1章 引言
參考文獻
第2章 飛秒激光成絲的理論基礎
2.1 前向麥克斯韋方程組
2.2 非線性光學響應
2.2.1 對單色波的三階響應
2.2.2 對光脈沖的三階響應
2.2.3 等離子體響應
2.3 對非線性折射率指數(shù)的貢獻
2.3.1 等離子體貢獻
2.3.2 全光克爾效應的貢獻
2.4 零星周期光脈沖的包絡方程
2.4.1 柱對稱情形的簡化
2.5 成絲傳輸特性
2.5.1 色散
2.5.2 自相位調制
2.5.3 自聚焦
2.5.4 調制不穩(wěn)定性
2.5.5 空間-時間聚焦
2.5.6 強度鉗制與動態(tài)空間補償模型
2.5.7 脈沖自壓縮
參考文獻
第3章 飛秒光絲中的脈沖自壓縮
3.1 自箍縮機制:類空間效應自壓縮
3.2 超越變分法的定態(tài)解
3.3 級聯(lián)自壓縮
3.3.1 級聯(lián)自壓縮的實驗證據(jù)
3.4 飛秒光絲中的時間自恢復
3.4.1 實驗前提條件
3.4.2 實驗1:窗口位置的變化
3.4.3 實驗2:無窗口測量
3.4.4 與數(shù)值模擬的對比
參考文獻
第4章 全光克爾效應的飽和與反轉
4.1 線性和非線性光學中的克拉默斯-克羅尼希關系
4.2 強激光場中原子的電離
4.2.1 凱爾迪什理論及其推廣
4.2.2 PPT模型的最新修正
4.2.3 多光子極限
4.3 二階非線性折射的克拉默斯-克羅尼希法
4.4 高階克爾效應與飛秒成絲
參考文獻
……
第5章 總結
附錄