《超快
激光光谱原理与技术基础》较
系统地介绍了超快光谱研究所涉及的理论基础和实验技能。全书共16章,主要内容包括:时间分辨光谱的历史和进展,分子光谱学基础,飞秒激光技术,非线性光谱学基础、原理及其应用,二维光谱实验及应用,飞秒瞬态吸收光谱技术及数据分析方法,荧光偏振及各向异性原理,超快荧光测量技术,飞秒激光脉冲性质表征方法,脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱,激光光谱实验中噪声与微弱信号测量以及计算机接口技术。
Kf#!IY][ 《超快激光光谱原理与技术基础》可作为从事时间分辨光谱研究科技人员的参考书,尤其适合进入该领域的研究生。书中对光谱学一些基本概念的阐述及
光学实验技能的介绍也适合本科高年级学生。
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JxJ ntsn :g#it@
oE1]vX p)xI5,b$9 目录
!`o:+Gg@ 第1章 时间分辨光谱技术导论
ZnLk :6' 1.1 时间分辨光谱概述
J|S^K kC 1.1.1 时间分辨简介
]xEE7H]\h 1.1.2 飞秒化学
+Q31K7G r 1.2 量子波包
WG} CPkj 1.2.1 量子力学波包
)Cvzj<Q0 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
3z92Gy5cr 1.2.3 波包再现结构
:iB%JY Ad 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
k=2l9C3Z 1.2.5 波包的产生
<Cu?$ 1.2.6 波包运动的实验测量方法
i03}f%JnuO 1.2.7 波包测量实例分析
a9zph2o-
1.3 密度矩阵表示
[.xk 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
&iy(oM 1.3.2 密度算符与密度矩阵
{JCz^0DV 1.3.3 纯态和混合态
=GKYroNM 1.3.4 混合态的密度矩阵
ANQa2swM 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
p6Dv;@)Yn 1.5 低频振动相干态冲击受激拉曼散射实验测量及理论分析
1idjX"' 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
0k0c 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
y{Y+2}Dv/ 参考文献
dIa(</ } 第2章 分子光谱学基础
7h9[-d6 2.1 光谱的量子本性
C=aj& 2.1.1 一维谐振子的波函数
6Y_O^f 2.1.2 角动量的量子化特征
qvU$9cTY 2.2 轨道与电子态
maUHjI
5A- 2.2.1 原子轨道与电子态
Rk jKIa 2.2.2 分子轨道与电子组态
4:e q{n 2.3 分子对称性与分子点群
hf+/kc!>i 2.4 电子跃迁与光谱
K*U=;*p) 2.4.1 分子的光吸收
$K.%un Gm 2.4.2 跃迁矩
i=X* 2.5 光谱跃迁选择定则
fJ&<iD)6 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
O})u' 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
Uq]EJu 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
2VV[*QI 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
(o6[4( G 2.6 激发态性质
}y-;>i#m=g 2.6.1 激发态表示方法
"gbnLKs 2.6.2 激发态寿命
'6.>Wdd 2.6.3 激发态能量
by|?g8 2.6.4 溶剂效应
`b.o&t$L 2.6.5 无辐射跃迁过程
-_EY$?4 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
"wF
?Hamz 参考文献
fY%M=,t3c 第3章 飞秒激光技术
_<%\h?W$ 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
qb-2QPEB 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
YV1a3 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
}c35FM, 3.2.2 克尔透镜锁模原理
'"xL}8HX} 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
$#G6m`V 3.2.4 激光器锁模运转特性
`CAG8D 3.2.5 色散与色散补偿
RP~vB#} 3.3 啁啾脉冲放大器
tKG;k"wk 3.3.1 展宽器与压缩器
q ab)
1ft 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
?#BZ `H 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
.K|P& 3.4 非线性光学频率变换
k1f3?l
vlU 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
f[JI/H> 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
v:veV. y 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
FylWbQU9 3.4.4 频率变换装置实例介绍
ub`z7gL 参考文献
9Eq^B9( 第4章 非线性光谱学基础
C
'B4 mmC 4.1 密度算符
0NL :z1N-h 4.1.1 纯态的密度算符
"xD}6(NL(r 4.1.2 密度算符的时间演化
B#HnPUUK 4.1.3 统计平均的密度算符
Ud>`@2 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
ur/Oc24i1n 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
}iPo8Ra 4.1.6 退位相
YH<$ +U 4.1.7 各种表示的层级结构
-d|BO[4j 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
q?;N7P 4.2 微扰展开
I$aXnd6) 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
H{j~ihq7 4.2.2 时间演化算符
8s QQK.N( 4.2.3 相互作用表象
DgDSVFk
~ 4.2.4 备注:Heisenberg表象
}7iUagN 4.2.5 波函数的微扰展开
i'Y-V]-> 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
r> Fec 4.2.7 非线性光学简介
?D1x;i9< 4.2.8 非线性极化强度
rU;
g0'4e 4.3 双边Feynman图
5+y@ ]5&g 4.3.1 Liouville路径
G+ :bL S#: 4.3.2 时序和准冲击极限
|*%/ovg+ 4.3.3 旋转波近似
q|n97.vD 4.3.4 相位匹配
sk#9x`Rw 参考文献
hbVE;
9 第5章 非线性光谱学原理及其应用
uPFRh~ (b 5.1 非线性光谱学
vAi"$e 5.1.1 线性光谱学
&K06}[J 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
M,&tA1CH 5.1.3 量子拍光谱学
_i-\mR_~ 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
-_s%8l^ 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
/^d. &@* 5.2.1 线性响应
.H ,pO#{; 5.2.2 非线性响应
dI!8S 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
M#`{>R| 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
1d`cTaQ- 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
NK 8<=
n%" 5.3.2 Brown振子模型
P=2wkzeJj 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
TS1pR"6l 5.4.1 单跃迁的二维光谱
9p5= _ 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
u',b1 3g( 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
[9LxhPi 参考文献
>xZ5ac
I 第6章 二维红外光谱
2v4W6R 6.1 简介
l@xWQj9 6.1.1 二维红外光谱定义
]Z=Ij
gr$
6.1.2 二维红外光谱的用途
x9h?e` 6.2 二维红外光谱原理
2_wvC 6.3 二维红外光谱实验
f#1/}Hq/I 6.3.1 飞秒红外激光
光源 w"1x=+ 6.3.2 二维红外光谱仪
_FT6]I0 6.3.3 二维红外光谱图
Sg_O?.r 6.4 二维红外光谱的应用
-'j7SOGk 6.4.1 快速动态变化
.wP/ai>} 6.4.2 分子结构
w;~>k%}j 6.4.3 分子间相互作用
![
a 6.5 展望
p=H3Q?HJ} 参考文献
pzi q0 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 )y`i@S}J 7.1 二维光谱原理
&f"T,4Oh 7.2 二维可见光谱实验装置
i@XB&;*c\ 7.3 数据采集及计算
;I+H>$%jZ 7.4 理论
a_MFQf&KV 7.5 实验结果与讨论
9)Ly}Kzx 7.5.1 实验
?,>5[Ha^? 7.5.2 理论模拟
#~S>K3( 7.6 二维电子光谱应用举例
"b`7[ ;a 附:三能级系统的三阶响应函数
$~G@ 参考文献
x}|+sS,g 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
6A?8tm/0 8.1 背景介绍
Lc%xc`n8B 8.2 一维傅里叶变换谱
0p `")/ 8.3 自由感应衰减
WFem#hq 8.4 非线性响应
r8,om^N6 8.5 信号辐射和传播
TM-Fu([LMV 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
#|?8~c;RWG 8.7 二维傅里叶变换谱
l
sr?b 参考文献
D"!jbVz]* 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
x6v,lR 9.1 简介
oqYt/4^Q 9.2 实验光路
L#2ZMy
9.3 数据采集与计算
!D;c,{Oz 9.3.1 瞬态光谱动力学
VX!hv`E 9.3.2 数据采集
\7 Gz\=\LR 9.3.3 采集程序
xNIGO/uI~ 9.4 超快实验光路调节技巧
[,b)YjO~Xd 9.4.1 双镜法调节光路
I0_Ecp 9.4.2 光程设定
#)]E8=} 9.4.3 延迟线
+`Pmq}ey 9.4.4 重合的调节
l `R KqT+ 9.4.5 光楔的使用
"mA1H]r3 9.4.6 偏振调节
`XgFga) 9.4.7 翻转镜的使用
PS}73Y# 9.5 超连续白光
d@ (vg 9.5.1 白光产生简介
3+V#[JBJv 9.5.2 白光产生条件
NO4Z"3Pd_ 9.5.3 白光的色散与色差
b
i~=x 9.6 实验检错
^V.'^=l 9.7 其他测量方法
?Oc
- aa 9.7.1 锁相放大器
oj@g2H5P 9.7.2 门积分平均器
b 4OnZ;FI 9.7.3 电荷耦合器件
bLlH//ZRH 参考文献
:,~K]G 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
NzlAC 10.1 方法简介
v2>Z^ 10.2 数据矩阵的准备
F0.z i>5 10.3 奇异值分解的计算
U&W"Ea=R/ 10.4 组分的选择方法
cmDT
+$s 10.5 物理模型的建立
QN g\4% 10.6 全局拟合
hB>^'6h+ 参考文献
1tGgDbJU 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
=
F<:}Tx)C 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
+zp0" ,2B 11.1.1 线性偏振光激发
0OWL 11.1.2 自然光激发
GTAf 11.2 瞬时和稳态各向异性
g~)3WfC$[ 11.2.1 瞬时各向异性
ArXl=s';s4 11.2.2 稳态各向异性
-Qb0:]sV# 11.3 各向异性的加和法则
7 :U8 f: 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
zPE$ 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
}-nU3{1 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
B9#;- QO 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
d.r Y-k 11.6 转动布朗运动效应
qqvF-mDN 11.6.1 自由转动
S>t>6&A 11.6.2 受阻转动
"+h/-2rA 11.7 应用
yU_9a[$V 参考文献
T*+A.G@L" 第12章 超快荧光测量技术
wS$46M< 12.1 超快荧光测量技术简介
u)~s4tP4 12.2 荧光上转换技术
x~+-VF3/ 12.2.1 相位匹配
WeVi]n 12.2.2 光谱带宽与群速失配
J?D\$u: 12.2.3 荧光上转换实验
s|2}2<+ 12.3 光克尔门技术
S(t{&+Wc 12.3.1 光克尔荧光技术原理
(/?R9T[V&^ 12.3.2 光克尔荧光技术实验
:Q-F9o
J 12.4 荧光非共线光参量放大技术
{Hk/1KG> 12.4.1 光参量放大基本原理
vr4S9`, 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
hW'
HT 12.4.3 数据采集系统
'9q6aM/& 12.4.4 荧光收集系统
m UgRm] 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
SFpQ# 12.5.1 影响光谱增益的因素
'n4u-pM(nB 12.5.2 理论与实验的对比
E474l 12.5.3 光谱失真的解决方法
VMHC/jlX@r 参考文献
=bL{i&& 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
6N3@!xtpi 13.1 飞秒激光脉冲
JXm?2/ 13.1.1 激光脉冲的数学表示
fA^SD"xf 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
# ZTLrq5b 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
[@2s&Ct; 13.1.4 载波位相
6?o>{e7n^ 13.1.5 相速和群速
j@ v-| 13.1.6 波前及波前倾斜
W4vBf^eC 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
#T"64%dX 13.2.1 自相关方法
q%S8\bt 13.2.2 频率分辨光学开关方法
^'W%X 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
Yi Zx{5 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
Z,aGtJ.a'9 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
>EIrw$V$ 13.3.2 波前倾斜测量
O<X
)p`,` 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
H,|YLKg-| 参考文献
#r}uin*jD 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
zlkWU 14.1 引言
yjpz_<7a= 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
kM`7EPk 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
<Uwwux<v 14.3.1 高压气体拉曼频移池
0jTMZ<&zZ 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
bA*"ei+!
14.4 红外探测光源
tJm{I)G 14.4.1 一氧化碳激光器
b1)\Zi 14.4.2 红外单色仪定标
x4 hO$3o 14.5 信号探测及数据采集系统
#Fzb8Yo 14.6 数据采集系统的改进
6[+j'pW? 14.7 温度定标
:rmauKR 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
QgZJ`G-- 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
e~
BJvZ}Q 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
7LdzZS0OM 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
K?YEoz'y[ 参考文献
]}~4J.Yn 第15章 噪声与微弱信号测量
"XB4yExy 15.1 信噪比
/.@x
4cdS 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
]bu9-X&T& 15.3 随机噪声
DKHM\yt 15.3.1 随机噪声的正态分布
iAHZ0Du 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
e^WqJ7j 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
f1\7vEE, 15.3.4 等效噪声带宽
JZw^W{ 15.4 电子仪器的固有噪声
oG\>-- 15.4.1 热噪声
y#e ?iE@ 15.4.2 温漂的影响
}VZM,.w 15.4.3 散粒噪声
CjV7q y 15.4.4 接触噪声
D-D# ` 15.4.5 放大器级联时的噪声
X+*<B(E 15.5 外部干扰噪声及其抑制
b"3uD` 15.5.1 外部干扰的途径
eA&t% 15.5.2 传导干扰的抑制
i'iO H|s 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
6VFirLd 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
z L8J`W 15.6 相敏检测技术
I1i:}g/ 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
xD^wTtT 参考文献
Hh\
4MNl 第16章 接口及计算机控制简介
Iht'e8)gq 16.1 常用仪器通信接口
4v>o% 16.1.1 串行接口
jm+blB^%K 16.1.2 并行接口
T+(M8qb 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
G g(NGT 16.1.4 Ethernet接口
r;'i<t{P 16.1.5 USB接口
W[fT
R?n 16.2 常用仪器控制编程
软件 }pKv. 16.2.1 Visual C
~W3:xnBEk 16.2.2 Visual Basic
l-cW;b~ 16.2.3 LabVIEW
8XlU%a6x 16.3 常用接口编程示例
7|{ B# 16.3.1 Visual Basic串口编程
uct=i1+ fE 16.3.2 Visual Basic并口编程
V07VwVD 16.3.3 LabVIEW串口编程
wePI*."] 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
6UO$z- e 参考文献