《成丝非线性光学》从理论和实验两个方面阐述了超短激光脉冲与物质相互作用后成丝的非线性光学物理现象,为光丝中脉冲自压缩现象提供了新的解释,创新地提出了用于评估高阶非线性光学效应影响的理论方法,是在非线性光学和超快科学领域中既有理论基础又充满前沿探索的专著。可为相关专业技术领域研究人员提供有价值的参考,也可作为科研院所和高校相关专业的研究生教材。
激光是20世纪60年代初出现的新兴科学技术,随着激光技术的飞速发展,诺贝尔奖不断与激光结缘。据统计,与激光有直接关系的诺贝尔奖有几十项之多。引入注目的是,近年来超快激光出现在人们的视线中,它具备独特的超短脉冲、超强特性,激光技术的一个主流研究方向是如何获得时间上越来越短的光脉冲,以便能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强,并诞生了另外一门学科——超快光学。超短光脉冲已经成为基础研究中普遍使用的工具,值得一提的是,1999年诺贝尔化学奖授予了在利用飞秒激光脉)中技术研究化学反应方面开展开拓性工作的科学家,2005年诺贝尔物理学奖授予了在激光精密光谱及频率梳技术发展上有开创性贡献的科学家,2018年诺贝尔物理学奖授予了发明啁瞅脉冲放大技术的科学家。这三项受到诺贝尔奖肯定的科学成就,显示了超短光脉冲及其与物质相互作用的研究方向是当前国际上最前沿和充满活力的科学领域。
自从激光被发明之后,人们就发现激光在与物质相互作用的过程中,会产生新的频率分量,并由此发展了非线性光学这一学科方向。超短脉冲在介质中的传播会引起一系列有趣的现象,伴随着明显的线性和非线性现象,并且其非线性光学现象引发了众多的研究和讨论。相关的物理效应包括色散、克尔效应、拉曼散射、增益饱和等,这些现象可以用模拟脉冲传播和实验诊断的方法进行研究。
本书是研究超短光脉冲与物质相互作用后成丝物理现象的专著。超短激光脉)中传输成丝是复杂又有趣的现象,是吸引我们将这本前沿专著翻译出来的主要动力。该研究从理论和实验两方面研究了飞秒光丝,揭示了这一非凡现象背后的物理机制。
第1章 引言
参考文献
第2章 飞秒激光成丝的理论基础
2.1 前向麦克斯韦方程组
2.2 非线性光学响应
2.2.1 对单色波的三阶响应
2.2.2 对光脉冲的三阶响应
2.2.3 等离子体响应
2.3 对非线性折射率指数的贡献
2.3.1 等离子体贡献
2.3.2 全光克尔效应的贡献
2.4 零星周期光脉冲的包络方程
2.4.1 柱对称情形的简化
2.5 成丝传输特性
2.5.1 色散
2.5.2 自相位调制
2.5.3 自聚焦
2.5.4 调制不稳定性
2.5.5 空间-时间聚焦
2.5.6 强度钳制与动态空间补偿模型
2.5.7 脉冲自压缩
参考文献
第3章 飞秒光丝中的脉冲自压缩
3.1 自箍缩机制:类空间效应自压缩
3.2 超越变分法的定态解
3.3 级联自压缩
3.3.1 级联自压缩的实验证据
3.4 飞秒光丝中的时间自恢复
3.4.1 实验前提条件
3.4.2 实验1:窗口位置的变化
3.4.3 实验2:无窗口测量
3.4.4 与数值模拟的对比
参考文献
第4章 全光克尔效应的饱和与反转
4.1 线性和非线性光学中的克拉默斯-克罗尼希关系
4.2 强激光场中原子的电离
4.2.1 凯尔迪什理论及其推广
4.2.2 PPT模型的最新修正
4.2.3 多光子极限
4.3 二阶非线性折射的克拉默斯-克罗尼希法
4.4 高阶克尔效应与飞秒成丝
参考文献
……
第5章 总结
附录