《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。
xZ|Y?R5m 《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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T%6&PrQ7 t]$P 1*I
}:u~K;O87 zunV<2~(2} 目录
}Z{=|rVE 第1章 时间分辨光谱技术导论
,Y|^^?'j
Q 1.1 时间分辨光谱概述
58%#DX34M 1.1.1 时间分辨简介
>=UF-xk; 1.1.2 飞秒化学
%CS@g.H=_ 1.2 量子波包
S/Fkw4% 1.2.1 量子力学波包
k$H%.l;E 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
kGdt1N[ 1.2.3 波包再现结构
WcHgBbNe 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
G
16!eDMt 1.2.5 波包的产生
qw@puw@D 1.2.6 波包运动的实验测量方法
p"l3e9&'j 1.2.7 波包测量实例分析
u:m]CPz 1.3 密度矩阵表示
,hq)1u 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
M9y<t' 1.3.2 密度算符与密度矩阵
k]5Bykf`Ky 1.3.3 纯态和混合态
q4}PM[K?=\ 1.3.4 混合态的密度矩阵
slg ]#Dy 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
3 n'V\Hvz 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
M7ers|&{ 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
w3=%*< 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
EI_ 参考文献
?;vgUO 第2章 分子光谱学基础
YqPQ%
2.1 光谱的量子本性
)RO<o O 2.1.1 一维谐振子的波函数
qduWzxB 2.1.2 角动量的量子化特征
K'X2dG* 2.2 轨道与电子态
taFn![}/!g 2.2.1 原子轨道与电子态
DXa=|T 2.2.2 分子轨道与电子组态
]u4Hk?j~< 2.3 分子对称性与分子点群
~er\~kp 2.4 电子跃迁与光谱
&^}6
9 2.4.1 分子的光吸收
vG;zJ#c 2.4.2 跃迁矩
]8T |f 2.5 光谱跃迁选择定则
Zs}5Smjl;% 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
+hE(Ra# 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
xdf82) 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
<{2e#Y 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
zo[[>MA 2.6 激发态性质
6ezS {Q 2.6.1 激发态表示方法
&g.@u~SI1 2.6.2 激发态寿命
Ee@4 %/v 2.6.3 激发态能量
J|X
6j&- 2.6.4 溶剂效应
ynw5-aS3 2.6.5 无辐射跃迁过程
~v'3"k6 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
$<^u^q37u 参考文献
3,]gEE3 第3章 飞秒激光技术
W-.pmU e2 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
6I!7c^]t 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
mwY
IJy[ 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
$&<uT 3.2.2 克尔透镜锁模原理
ithewup 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
g8w2Vz2/ 3.2.4 激光器锁模运转特性
"=6v&G]U4 3.2.5 色散与色散补偿
[74F6Qp 3.3 啁啾脉冲放大器
qNm$Fx 3.3.1 展宽器与压缩器
2*N_5&9mE 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
WdZ:K, 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
esHQoIhd 3.4 非线性光学频率变换
?gPKcjgoH! 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
Yr w$ 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
zfwS 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
M/q E2L[y 3.4.4 频率变换装置实例介绍
o$[z],RO 参考文献
<c%W")0 第4章 非线性光谱学基础
Xe#K{gA 4.1 密度算符
zCOgBT~p 4.1.1 纯态的密度算符
hUD7_arKF
4.1.2 密度算符的时间演化
`E!N9qI?t$ 4.1.3 统计平均的密度算符
$b<6y/" 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
k51Eyy50( 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
GEEW?8 4.1.6 退位相
j:}D Bk 4.1.7 各种表示的层级结构
0]D{Va 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
=)E,8L 4.2 微扰展开
&z]K\-xp 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
=7m}yDs6$ 4.2.2 时间演化算符
quvanxV-L 4.2.3 相互作用表象
uP<0WCN 4.2.4 备注:Heisenberg表象
W`"uu.~f 4.2.5 波函数的微扰展开
A<6%r7&B' 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
?d4m!HgR 4.2.7 非线性光学简介
I+!:K|^ 4.2.8 非线性极化强度
M[ z)6. 4.3 双边Feynman图
TLd `1Ac 4.3.1 Liouville路径
CH
fVQ|!\ 4.3.2 时序和准冲击极限
:> & fV 4.3.3 旋转波近似
rU;RGz6} 4.3.4 相位匹配
Qfky_5R\ 参考文献
5C"QE8R o 第5章 非线性光谱学原理及其应用
aA'|Rg, 5.1 非线性光谱学
#/NS&_Ge0s 5.1.1 线性光谱学
xl"HotsX-x 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
D;I6Q1I 5.1.3 量子拍光谱学
cgb2K$B_" 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
'S[++w?Qq 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
@]qBF]6 5.2.1 线性响应
7@6g<"I 5.2.2 非线性响应
urvduE 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
2 o#,kGd 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
?x^z]N|P 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
`fNG$ODL 5.3.2 Brown振子模型
xr7+$:>a 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
DfV~!bY 5.4.1 单跃迁的二维光谱
Dw7vv]+ S 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
,v&L:a 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
hoT/KWD, 参考文献
/t6X(*xoy 第6章 二维红外光谱
BC,.^"fA6 6.1 简介
+dBz`WD 6.1.1 二维红外光谱定义
Z4){
7|~a 6.1.2 二维红外光谱的用途
DI`%zLDcY 6.2 二维红外光谱原理
$5L0.$Tj 6.3 二维红外光谱实验
lCF`*DM# 6.3.1 飞秒红外激光
光源 1xU3#b&2tC 6.3.2 二维红外光谱仪
^'p|!`: 6.3.3 二维红外光谱图
+[J/Zw0{ 6.4 二维红外光谱的应用
g~BoFc.V2~ 6.4.1 快速动态变化
Qu<Bu)` 6.4.2 分子结构
aF|d^ 6.4.3 分子间相互作用
0wFH!s/B 6.5 展望
3+J0!FVla 参考文献
l;sy0S"DO] 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 -`f04_@>d 7.1 二维光谱原理
*_ +7ni 7.2 二维可见光谱实验装置
)RYG% 7.3 数据采集及计算
$
n,Z 7.4 理论
<`!PCuR 7.5 实验结果与讨论
mR8W]'gl.L 7.5.1 实验
](eN@Xi&@ 7.5.2 理论模拟
=`Y.=RL+'n 7.6 二维电子光谱应用举例
q>s-Y| 附:三能级系统的三阶响应函数
aZKOY 参考文献
8F)G7
H, 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
tRw@U4=y 8.1 背景介绍
`.#@@5e 8.2 一维傅里叶变换谱
qzFQEepso 8.3 自由感应衰减
Omi^>c4G 8.4 非线性响应
aS|wpm)K>8 8.5 信号辐射和传播
FuX 8v 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
-Q;#sJ? 8.7 二维傅里叶变换谱
MHL("v(@B 参考文献
O[9-:,B{w 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
:Vg}V"QR 9.1 简介
k>E`s<3 9.2 实验光路
d7cg&9+ 9.3 数据采集与计算
_{jP;W 9.3.1 瞬态光谱动力学
'SLE;_TD 9.3.2 数据采集
hJ5z/5aE; 9.3.3 采集程序
Q,Z*8FH= 9.4 超快实验光路调节技巧
Px M!U!t 9.4.1 双镜法调节光路
M}DH5H"s 9.4.2 光程设定
ha;l(U> 9.4.3 延迟线
AGYm';z3 9.4.4 重合的调节
vRA',(]( 9.4.5 光楔的使用
tvX>{-M 9.4.6 偏振调节
O3n_N6| q 9.4.7 翻转镜的使用
U-0#0} _ 9.5 超连续白光
/w]&t\]* 9.5.1 白光产生简介
}<MR`h1 9.5.2 白光产生条件
b'ml=a#i0 9.5.3 白光的色散与色差
>EXb|vw
9.6 实验检错
6@tvRDeaDW 9.7 其他测量方法
5)zn :$cz 9.7.1 锁相放大器
^IgY d*5 9.7.2 门积分平均器
ql5x2n 9.7.3 电荷耦合器件
W[NEe,.> 参考文献
+TeFt5[)h 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
gLL-VvJ[ 10.1 方法简介
3Dm8[o$Z 10.2 数据矩阵的准备
,]Zp+>{
10.3 奇异值分解的计算
#>@z
2K7 10.4 组分的选择方法
y?30_#[dN 10.5 物理模型的建立
,/&Zw01dGN 10.6 全局拟合
A1cb"N^ 参考文献
ly4Qg\l 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
V'Qn sI 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
o%M<-l"!/ 11.1.1 线性偏振光激发
AB.(CS=i 11.1.2 自然光激发
v7trr W} 11.2 瞬时和稳态各向异性
<c,~aq#W' 11.2.1 瞬时各向异性
<64HveJ 11.2.2 稳态各向异性
daZQz"PP 11.3 各向异性的加和法则
f?Bj _z 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
N~=A 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
#~?kYCtC) 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
-ewQp9)G 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
Aj"7q 11.6 转动布朗运动效应
-E&e1u,Mi 11.6.1 自由转动
|bZM/U= 11.6.2 受阻转动
N4^5rrkL 11.7 应用
s[3fqdLP& 参考文献
!UV5zmS 第12章 超快荧光测量技术
$*~Iu%Az 12.1 超快荧光测量技术简介
7CvD'QW / 12.2 荧光上转换技术
c"gsB!xh 12.2.1 相位匹配
#j@OLvXh 12.2.2 光谱带宽与群速失配
"Q+83adY4x 12.2.3 荧光上转换实验
V*jsq[q= 12.3 光克尔门技术
,ul5,ygA 12.3.1 光克尔荧光技术原理
>`V}U*}*H 12.3.2 光克尔荧光技术实验
pe04#zQK 12.4 荧光非共线光参量放大技术
&LQ% 12.4.1 光参量放大基本原理
#I\Y=XCY 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
A{,n;; 12.4.3 数据采集系统
Z/ bB
h 12.4.4 荧光收集系统
k1N$+h
;\ 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
iL?iz?+.%@ 12.5.1 影响光谱增益的因素
)ctr"&- 12.5.2 理论与实验的对比
@Gjny BJ 12.5.3 光谱失真的解决方法
vahoSc;sw 参考文献
y62%26 [ 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
?F$6;N6x 13.1 飞秒激光脉冲
)Id2GV~2B 13.1.1 激光脉冲的数学表示
H:oQ 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
W3pQ? 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
cqL(^R. 13.1.4 载波位相
`6w#8} 13.1.5 相速和群速
d!{7r7ob\ 13.1.6 波前及波前倾斜
CJw$j`k 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
Y_H/3?b% 13.2.1 自相关方法
Up ?=m^ 13.2.2 频率分辨光学开关方法
Dm{Ok#@r2 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
G!-J$@P 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
m/${8 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
a1x7~)z>zi 13.3.2 波前倾斜测量
cx(2jk}6 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
2cnj@E:5l 参考文献
Lar r}o= 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
hLuJWjCV 14.1 引言
(r F?If 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
emWGIo 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
!EFBI+?& 14.3.1 高压气体拉曼频移池
M9"Sgb`g 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
;L6Xs_L~ 14.4 红外探测光源
T_ ^C#> 14.4.1 一氧化碳激光器
uW[3G 14.4.2 红外单色仪定标
,{<Fz% 14.5 信号探测及数据采集系统
9O;vUy) 14.6 数据采集系统的改进
3V-6)V{KaE 14.7 温度定标
:EB,{|m 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
)/%S=c 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
~mA7pOHj 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
:WX0,-Gn 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
XS/n>C 参考文献
( pD7 第15章 噪声与微弱信号测量
1X:&*a"5 15.1 信噪比
&va*IR 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
~I$}# 15.3 随机噪声
`p|[rS> 15.3.1 随机噪声的正态分布
n6cq\@~A 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
?aJ6ug 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
B)a@fmp"a 15.3.4 等效噪声带宽
JK^[{1
JI 15.4 电子仪器的固有噪声
Ar`\ N1a 15.4.1 热噪声
lPS*-p#IZ 15.4.2 温漂的影响
NhDA7z`b'J 15.4.3 散粒噪声
;Q90Y&{L=$ 15.4.4 接触噪声
P`2&*2, 15.4.5 放大器级联时的噪声
QNJ\!+,HV 15.5 外部干扰噪声及其抑制
oc;VIK)g]c 15.5.1 外部干扰的途径
[Yvsa,2 15.5.2 传导干扰的抑制
UPO^V:.R4 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
X%`KYo% 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
+S0u=u65 15.6 相敏检测技术
C1ZyB"{
15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
ZYKd 参考文献
?#ihJt, 第16章 接口及计算机控制简介
u:5IjOb2^ 16.1 常用仪器通信接口
\\s?B K 16.1.1 串行接口
{rfte'4;= 16.1.2 并行接口
`]&*`9IK{ 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
`,m7xJZ?y 16.1.4 Ethernet接口
/s8/q2: 16.1.5 USB接口
f!!P 16.2 常用仪器控制编程
软件 K P6PQgc 16.2.1 Visual C
"OJr*B 16.2.2 Visual Basic
O\JD, w 16.2.3 LabVIEW
cuMc*i$w! 16.3 常用接口编程示例
T^NJ4L4# 16.3.1 Visual Basic串口编程
9<Ag1l 16.3.2 Visual Basic并口编程
MA"#rOcP 16.3.3 LabVIEW串口编程
qOgtGN}k 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
oVEAlBm^v 参考文献