《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。
|0bc$ZY: 《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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0)uYizJce $2z
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F.q|x|9j Q"J-tP! 目录
p4X{"Z\mn 第1章 时间分辨光谱技术导论
e[Xq 1.1 时间分辨光谱概述
0vs0*;F; 1.1.1 时间分辨简介
Az*KsY{/r 1.1.2 飞秒化学
>tRHNB_ 1.2 量子波包
H*e'Cs/ 1.2.1 量子力学波包
"c`xH@D 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
~krS#\ 1.2.3 波包再现结构
h:qHR]
8dZ 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
2%rLoL$Y2+ 1.2.5 波包的产生
M<8ML!N0;t 1.2.6 波包运动的实验测量方法
S;@ay/*~ 1.2.7 波包测量实例分析
>kY p%r6 1.3 密度矩阵表示
RU!?-#* 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
LZ~`29qw( 1.3.2 密度算符与密度矩阵
ysXx%k 1.3.3 纯态和混合态
^nDal':* 1.3.4 混合态的密度矩阵
(wt+`_6 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
@Gjny BJ 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
vahoSc;sw 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
ZykrQ\q9 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
A! 6r/
参考文献
BD;H
第2章 分子光谱学基础
E)YVfM 2.1 光谱的量子本性
3(lVmfk 2.1.1 一维谐振子的波函数
z%"Ai)W/{ 2.1.2 角动量的量子化特征
$Tl<V/ 2.2 轨道与电子态
}Zl"9A#K 2.2.1 原子轨道与电子态
CJw$j`k 2.2.2 分子轨道与电子组态
Y_H/3?b% 2.3 分子对称性与分子点群
`<vxG4=62\ 2.4 电子跃迁与光谱
Q</h-skLZ 2.4.1 分子的光吸收
sB7" 0M 2.4.2 跃迁矩
{7#03 k 2.5 光谱跃迁选择定则
ubGs/Vzye 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
D\rmaF+ 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
Lar r}o= 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
lmFA&s"m 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
>A jCl 2.6 激发态性质
:1<~}*B@{ 2.6.1 激发态表示方法
@phN|;? 2.6.2 激发态寿命
9Q[>.): 2.6.3 激发态能量
M<oA<#IW 2.6.4 溶剂效应
h[U7!aM 2.6.5 无辐射跃迁过程
*TnzkNN_, 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
{\We72! 参考文献
\graMu}- 第3章 飞秒激光技术
,/o(|sks 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
"3y} F 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
84`rbL!M 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
L+R>%d
s 3.2.2 克尔透镜锁模原理
x;U|3{Io 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
jH0Bo; 3.2.4 激光器锁模运转特性
1X:&*a"5 3.2.5 色散与色散补偿
&va*IR 3.3 啁啾脉冲放大器
;X7i/DQ 3.3.1 展宽器与压缩器
fOBN=y6x 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
BED@?:U# h 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
VK4/82@5 3.4 非线性光学频率变换
qY}Cg0[@g 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
5c;En6W 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
tp+=0k2i 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
HDj$"pS 3.4.4 频率变换装置实例介绍
YN^jm 参考文献
Wm>b3: 第4章 非线性光谱学基础
,>S+-L8 4.1 密度算符
Xiju"Cup" 4.1.1 纯态的密度算符
SsRVd^=;x 4.1.2 密度算符的时间演化
q)oN2- 4.1.3 统计平均的密度算符
eBvW#Hzp 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
5B|,S1b 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
,>w}xWSYpG 4.1.6 退位相
o*;2mFP 4.1.7 各种表示的层级结构
B(Y.`L? %E 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
h#O"Q+J9n 4.2 微扰展开
\\s?B K 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
{rfte'4;= 4.2.2 时间演化算符
A;t
zRe 4.2.3 相互作用表象
,RN|d0dE 4.2.4 备注:Heisenberg表象
T/Q==Q{W: 4.2.5 波函数的微扰展开
@ RX`> r{_ 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
=LqL@5Xr 4.2.7 非线性光学简介
:B^mV{~
4.2.8 非线性极化强度
?%;B`2 nDR 4.3 双边Feynman图
#^;s<YZ` 4.3.1 Liouville路径
6`W|V+6|7 4.3.2 时序和准冲击极限
/&QQ p3 4.3.3 旋转波近似
C2.W[T 4.3.4 相位匹配
2:~cJk{ 参考文献
2$)mC9 第5章 非线性光谱学原理及其应用
w>vmF cp 5.1 非线性光谱学
ex0oAt^ 5.1.1 线性光谱学
*k[kV 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
*+W6 P.K 5.1.3 量子拍光谱学
X\'E4 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
bN!u}DnN 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
"B?R|
Xg 5.2.1 线性响应
8E
9{
Gf 5.2.2 非线性响应
d}VALjXHX! 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
%xpd(&)n 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
j $0zD:ppW 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
IO6MK&R 5.3.2 Brown振子模型
1^tSn#j 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
!c." 5.4.1 单跃迁的二维光谱
e
SK((T 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
~R$[n.Vpk 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
u YabJqV 参考文献
"Ac~2<V 第6章 二维红外光谱
ZGzc"r(r:# 6.1 简介
d["x=
[f 6.1.1 二维红外光谱定义
3Mxz_~ 6.1.2 二维红外光谱的用途
lh~<s2[R2 6.2 二维红外光谱原理
J$#D:KaU:N 6.3 二维红外光谱实验
!6{Jq] 6.3.1 飞秒红外激光
光源 l_ZO^E~D_ 6.3.2 二维红外光谱仪
B#Qpd7E+* 6.3.3 二维红外光谱图
gINwvzW{ 6.4 二维红外光谱的应用
A ^-Z)0: 6.4.1 快速动态变化
I}rGx 6.4.2 分子结构
tr5'dX4] 6.4.3 分子间相互作用
q _19&;& 6.5 展望
/ Z1Wy-Z 参考文献
A3<^ U 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 i'Wcf1I-= 7.1 二维光谱原理
~ t"n%SgY 7.2 二维可见光谱实验装置
f>O54T .L. 7.3 数据采集及计算
@|E;}:?u 7.4 理论
8F\~Wz 7K 7.5 实验结果与讨论
y~x#pC*w 7.5.1 实验
Oe/73|
>U 7.5.2 理论模拟
ruzMag) 7.6 二维电子光谱应用举例
n$IWoIdbGN 附:三能级系统的三阶响应函数
gO9'q='5l 参考文献
~37R0`C 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
}+*w.X}L 8.1 背景介绍
2.!1kije 8.2 一维傅里叶变换谱
+jv}\Jt 8.3 自由感应衰减
L,E-z_<p 8.4 非线性响应
`S5>0r5[ 8.5 信号辐射和传播
9)jo7,VM 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
5Ws5X_?d 8.7 二维傅里叶变换谱
8I<_w4fC 参考文献
)\RzE[Cb 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
/4(Z`e;0 9.1 简介
D7EXqo 9.2 实验光路
q|R+x7x 9.3 数据采集与计算
P_kaIPP 9.3.1 瞬态光谱动力学
H]Y#pLu| 9.3.2 数据采集
7E;>E9 ' 9.3.3 采集程序
,:c:6Y^ 9.4 超快实验光路调节技巧
+[>yO _} 9.4.1 双镜法调节光路
Q-M
rH 9.4.2 光程设定
&
8ccrw 9.4.3 延迟线
jM6uT'Io 9.4.4 重合的调节
!&'# a 9.4.5 光楔的使用
MP6 \r 9.4.6 偏振调节
}~myf\$ 9.4.7 翻转镜的使用
yW%&_s0 9.5 超连续白光
j@%K*Gb` 9.5.1 白光产生简介
Fsnw3/Nr 9.5.2 白光产生条件
N5[_a/ 9.5.3 白光的色散与色差
9"m,p 9.6 实验检错
>&*6Fqd 9.7 其他测量方法
Ti0
(VdY 9.7.1 锁相放大器
eUX@9eML 9.7.2 门积分平均器
e_YW~z=6t 9.7.3 电荷耦合器件
-OHvK0~ 参考文献
ju8',ZC 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
sZ0g99eX 10.1 方法简介
l*~"5f03 10.2 数据矩阵的准备
+J\L4ri k
10.3 奇异值分解的计算
~r(g|?}P 10.4 组分的选择方法
*=($r%) 10.5 物理模型的建立
>l7eoj 10.6 全局拟合
(2\l i{$e 参考文献
@C!JtgO% 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
fs]#/* RR 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
=YS!soO 11.1.1 线性偏振光激发
*O"%tp6 11.1.2 自然光激发
rU/-Wq`B 11.2 瞬时和稳态各向异性
U)&H.^@r$ 11.2.1 瞬时各向异性
nEjo, 11.2.2 稳态各向异性
O JZ!|J8? 11.3 各向异性的加和法则
BsoFQw4$9 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
@t{{Q1 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
AlPL;^Y_l 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
H}u)%qY+~ 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
~EM#Hc, 11.6 转动布朗运动效应
*Y|lO 11.6.1 自由转动
jUV#HT 11.6.2 受阻转动
Mqrt-VPh 11.7 应用
{|8:U}<#h 参考文献
umq$4}T'$ 第12章 超快荧光测量技术
F9>(W#aC 12.1 超快荧光测量技术简介
{Sd@u$& 12.2 荧光上转换技术
Hl4vLx@ 12.2.1 相位匹配
=RCfibT!C 12.2.2 光谱带宽与群速失配
2dp*>F0L 12.2.3 荧光上转换实验
-jcrXskb&N 12.3 光克尔门技术
@j)f(Zlu# 12.3.1 光克尔荧光技术原理
LH?gJ8` 12.3.2 光克尔荧光技术实验
Z7K!"I 12.4 荧光非共线光参量放大技术
LbtlcpF*~5 12.4.1 光参量放大基本原理
pn ~/!y 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
BP7<^`i& 12.4.3 数据采集系统
>X@.f1/5X 12.4.4 荧光收集系统
[4V|UvKz 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
^^j|0qshL 12.5.1 影响光谱增益的因素
H4K(SGx 12.5.2 理论与实验的对比
VC_3 ll]vr 12.5.3 光谱失真的解决方法
g%<{G/Tz 参考文献
-7C=- \]
第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
JsAb q 13.1 飞秒激光脉冲
vl#V-UW$4P 13.1.1 激光脉冲的数学表示
/_ hfjCE 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
+ik N) D 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
Yp?a=R 13.1.4 载波位相
uMq\];7I 13.1.5 相速和群速
qZyt>SAx 13.1.6 波前及波前倾斜
A7I8Z6& 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
l1`c?Y 13.2.1 自相关方法
N8/Au=De_ 13.2.2 频率分辨光学开关方法
//4p1^% 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
t`&s 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
l")o!N? 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
Bt`r6v;\ 13.3.2 波前倾斜测量
;r2b@x:<_ 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
s]V{}bY` 参考文献
l#J>It\ 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
OM.(g%2 14.1 引言
plz=G}Y 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
QKL]O* 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
pqNoL*
H 14.3.1 高压气体拉曼频移池
nu1w: 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
.,iw2: 14.4 红外探测光源
KlSY^(kHR 14.4.1 一氧化碳激光器
Xf' 14.4.2 红外单色仪定标
7u&H*e7 14.5 信号探测及数据采集系统
}~0{1& 14.6 数据采集系统的改进
(vYf?+Kb 14.7 温度定标
"p_[A 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
v2dSC(hRZ 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
:;gwdZ 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
7zOvoQ} 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
b "AHw?5F 参考文献
s\K-(`j} 第15章 噪声与微弱信号测量
RAXJsF^5o 15.1 信噪比
='l6&3X 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
GQc%OQc\ 15.3 随机噪声
rO2PbF3 15.3.1 随机噪声的正态分布
&`9bGO 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
LnACce
?b 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
=K&q;;h 15.3.4 等效噪声带宽
M3xi 0/. 15.4 电子仪器的固有噪声
$F==n4) 15.4.1 热噪声
sjgxx7 15.4.2 温漂的影响
Yv|bUZ@ 15.4.3 散粒噪声
Q!$kUcky9 15.4.4 接触噪声
J1wGK|F~ 15.4.5 放大器级联时的噪声
i\c^h;wX 15.5 外部干扰噪声及其抑制
xdSj+507 15.5.1 外部干扰的途径
@%okaj#IO 15.5.2 传导干扰的抑制
A UO0 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
Z{>Y':\?< 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
1,sO =p)Yg 15.6 相敏检测技术
+r34\mAO 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
#
v/aI*Rl 参考文献
}N=zn7W 第16章 接口及计算机控制简介
W71#NjM2Z 16.1 常用仪器通信接口
:r[-7
[/ 16.1.1 串行接口
4?6'~G$k 16.1.2 并行接口
"\P~Re"EH 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
), x3tTR 16.1.4 Ethernet接口
:y)&kJpleP 16.1.5 USB接口
6(RqR 16.2 常用仪器控制编程
软件 E9NGdp&-Ah 16.2.1 Visual C
Ymh2qGcj]8 16.2.2 Visual Basic
]4pC\0c 16.2.3 LabVIEW
LB 5EGw 16.3 常用接口编程示例
nHL>}Yg 16.3.1 Visual Basic串口编程
G;.u>92r| 16.3.2 Visual Basic并口编程
y#SD-#I- 16.3.3 LabVIEW串口编程
>w'?DV>u| 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
XwqfWd_ 参考文献