非线性光学
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第一版前言

“非线性光学”是激光产生以后发展起来的“现代光学”的一个分支学科,它是研究激光与物质相互作用产生各种非线性效应的科学。所谓非线性效应是指物质的物理参量(如极化率、折射率、吸收系数等)与入射光场振幅呈非线性的函数关系。非线性光学有许多应用,如它可用于开辟激光新波段;压缩激光的脉宽;研制光开关、光放大器等光子器件;发展全光通信、光孤子通信和量子通信;提高光谱的分辨率;消除传光介质的畸变;研究表面、界面、低维、纳米结构的工具等。随着光学和物质结构研究的发展,非线性光学的研究也与时俱进,当前它已成为发展微米光子学和纳米光子学的基础之一。它是在各种物质尺度下实现“以光控光”(光子调控)的基本手段。

现在已出版的论述“非线性光学”的书较多,但是有的书中数学比较繁杂,一般读者难于掌握其物理内涵;有的书内容比较陈旧,没有反映非线性光学的最新发展。目前尚缺乏教学时数60学时左右的研究生教材。本人多年来为哈工大物理系光学专业研究生讲授“非线性光学”课程,此书是在原有讲稿的基础上整理完成的。本书的宗旨是本着少而精的原则,以经典理论和标量表述为主要方法,采用一阶非线性波动方程和速率方程等较为简单的数学工具,尽量深入浅出、系统、精简地讲解二阶和三阶非线性光学的宏观规律和物理图像(重点讨论三阶非线性光学效应),使初学者在较短时间内能够掌握非线性光学的基本原理、最新发展和主要应用。

在本书的内容中包含了作者的研究组从1979年开始30年来的一些主要研究成果,如光学双稳性与光学不稳定性(第8章),激发态非线性光学(第7章)、非线性全光开关(第10章)、还有自聚焦(第5章)等方面的内容。

本书可作为物理类、电子类和仪器类的光学专业研究生的必修课教材,也可以作为非光学专业研究生以及物理专业高年级本科生的选修教材。此外,从事激光、光电子和光通信技术工作的科技人员也可以将此书作为自学的参考。作者希望这本书有较为广泛的读者,并能够对普及非线性光学知识起到一定的作用。

由于本书出版较为匆忙,不妥与错误之处仍然难免,恳请读者批评指正,以便今后改进。

李淳飞

2005年8月16日