《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。
nb-]fa 《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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p[oR4 HWr -KV)1kET 目录
cxX/ b, 第1章 时间分辨光谱技术导论
)gF>nNE 1.1 时间分辨光谱概述
N{+6 V`\ 1.1.1 时间分辨简介
]JDKoA{S0 1.1.2 飞秒化学
%G6Q+LMwm 1.2 量子波包
s/Ne,v 1.2.1 量子力学波包
j IO2uTM~ 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
wavyREK 1.2.3 波包再现结构
HGycF|]2 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
, e^&,5b 1.2.5 波包的产生
oF'_x,0 1.2.6 波包运动的实验测量方法
<MK4#I1I 1.2.7 波包测量实例分析
10tlD<eYb 1.3 密度矩阵表示
@S?`!=M 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
)<ig6b% 1.3.2 密度算符与密度矩阵
wFbw3>'a9 1.3.3 纯态和混合态
{ovt
6C 1.3.4 混合态的密度矩阵
BjX*Gm6l 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
+az=EF 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
B`{7-Asc1 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
*2,tGZ 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
s!73To}> 参考文献
,8.Fd|#L 第2章 分子光谱学基础
IKo,P$
PE 2.1 光谱的量子本性
GN1Q\8)o 2.1.1 一维谐振子的波函数
RnV#[bM{ 2.1.2 角动量的量子化特征
@kstG3@ 2.2 轨道与电子态
V2B@Lq"9` 2.2.1 原子轨道与电子态
7a0T] 2.2.2 分子轨道与电子组态
0*J},#ba$ 2.3 分子对称性与分子点群
k2-+3zx 2.4 电子跃迁与光谱
3A&:
c/ 2.4.1 分子的光吸收
F)8M9%g5m 2.4.2 跃迁矩
Pk?M~{S 2.5 光谱跃迁选择定则
9 AWFjoXl" 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
!l9i)6W 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
^7Z#g0{^w 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
_a]0<Vm C0 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
}[;{@Zn 2.6 激发态性质
KP@bz 2.6.1 激发态表示方法
/Fj*sS8 2.6.2 激发态寿命
%ztv.K(8 2.6.3 激发态能量
!kW~s_gUb* 2.6.4 溶剂效应
tUGnp'r 2.6.5 无辐射跃迁过程
Q]1s*P 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
Cl>|*h+m 参考文献
q2+`a;_S 第3章 飞秒激光技术
sgLw,WZ: 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
`g}po%k 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
ptQCqQ1_d 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
#fVk;]u`[3 3.2.2 克尔透镜锁模原理
9P1!<6mN\ 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
zhZ!!b^6< 3.2.4 激光器锁模运转特性
H |%'$oWp 3.2.5 色散与色散补偿
dBm!`;r4 3.3 啁啾脉冲放大器
uqHI/4 3.3.1 展宽器与压缩器
9Zj9e 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
> I>=/i^ 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
%n{ue9 3.4 非线性光学频率变换
j&-<e7O= 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
c BcZ@e; 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
L3;cAb/ 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
d_1uv_P 3.4.4 频率变换装置实例介绍
?Gnx!3Q 参考文献
+\x}1bNS%j 第4章 非线性光谱学基础
y9U*E80q{ 4.1 密度算符
^aI$97Li 4.1.1 纯态的密度算符
(z.4er}o 4.1.2 密度算符的时间演化
jdf3XTw 4.1.3 统计平均的密度算符
GHRr+ 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
^Lc, w 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
e3.q8r 4.1.6 退位相
s}lp^Uh= 4.1.7 各种表示的层级结构
HVz|*?&6 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
g/+|gHq^ 4.2 微扰展开
YH,u*.I^/ 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
2TccIv 4.2.2 时间演化算符
kInU,/R* 4.2.3 相互作用表象
R ~? 9+ 4.2.4 备注:Heisenberg表象
G`r/ te sW 4.2.5 波函数的微扰展开
XK{K FB- 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
P`L, eYc 4.2.7 非线性光学简介
4?33t] " 4.2.8 非线性极化强度
g[L}puN 4.3 双边Feynman图
Yn5a4 4.3.1 Liouville路径
-Oplk* 4.3.2 时序和准冲击极限
7r{159&= 4.3.3 旋转波近似
E$C0\O!7 4.3.4 相位匹配
ms6dl-_t 参考文献
24I\smO 第5章 非线性光谱学原理及其应用
Hrg -5_ 5.1 非线性光谱学
9Pql\]9"o 5.1.1 线性光谱学
P TH'-G 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
|t6 :4'] 5.1.3 量子拍光谱学
Ksf f]##H 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
2*@@Bw.XA 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
wCt!.<, . 5.2.1 线性响应
o(stXa 5.2.2 非线性响应
:yFmCLZaQ 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
PouWRGS_ 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
JN-W`2 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
s x2\ 5.3.2 Brown振子模型
x"~gulcz 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
!@T5]( zV 5.4.1 单跃迁的二维光谱
&hnKBr(Lw 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
H`OJN. 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
<O3,b:vw 参考文献
oAF#bj_f 第6章 二维红外光谱
6&KcO:}- 6.1 简介
Qe;R3D=T; 6.1.1 二维红外光谱定义
A5^tus/y 6.1.2 二维红外光谱的用途
cuQAXqXC@ 6.2 二维红外光谱原理
r*g<A2g% 6.3 二维红外光谱实验
E`#/m@:|- 6.3.1 飞秒红外激光
光源 7g.3)1 6.3.2 二维红外光谱仪
jJ3dZ<# 6.3.3 二维红外光谱图
_i2guhRs*Q 6.4 二维红外光谱的应用
BM[jF=0 6.4.1 快速动态变化
tY- `$U@ 6.4.2 分子结构
:+Tvq,/" 6.4.3 分子间相互作用
fjLS_Q
;h 6.5 展望
C zxF 参考文献
{YIf rM 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 Lnc>O'<5P9 7.1 二维光谱原理
6Ao{Aej| 7.2 二维可见光谱实验装置
O^r,H,3S 7.3 数据采集及计算
!Q=xIS
7.4 理论
HFW8x9Cc 7.5 实验结果与讨论
m^KK
#Hw/` 7.5.1 实验
/3o@I5 7.5.2 理论模拟
zhVkn]z~* 7.6 二维电子光谱应用举例
i\C~]K~O! 附:三能级系统的三阶响应函数
.&rL>A2U 参考文献
@i(;}rx 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
-J^t#R^$` 8.1 背景介绍
mI,!8# 8.2 一维傅里叶变换谱
Y\j5{;V 8.3 自由感应衰减
z K6'wL!!I 8.4 非线性响应
jfjT::f>l 8.5 信号辐射和传播
7 ;SI= 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
'Omj-o'tn9 8.7 二维傅里叶变换谱
%Wa. 2s 参考文献
*eAzk2 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
-aQf(= 9.1 简介
\s_`ZEB 9.2 实验光路
c}mWAZ=wF 9.3 数据采集与计算
c;7`]}fGu 9.3.1 瞬态光谱动力学
'\R/-. 9.3.2 数据采集
N _|tw 9.3.3 采集程序
}o7"2hht 9.4 超快实验光路调节技巧
q]wP^;\Jl 9.4.1 双镜法调节光路
`Zd\d:Wyv 9.4.2 光程设定
t&H3yV 9.4.3 延迟线
nE=,=K~ 9.4.4 重合的调节
V]P%@<C 9.4.5 光楔的使用
MXrh[QCU) 9.4.6 偏振调节
/XXy!=1J 9.4.7 翻转镜的使用
%<@x(q 9.5 超连续白光
M{ O8iq[ 9.5.1 白光产生简介
{J]x81}*; 9.5.2 白光产生条件
wD5fm5r= 9.5.3 白光的色散与色差
,m1F<Pdts 9.6 实验检错
.y>G/8_i 9.7 其他测量方法
18o5Gs;yx 9.7.1 锁相放大器
9_lWB6 9.7.2 门积分平均器
':DLv{R 9.7.3 电荷耦合器件
qORRpWyx& 参考文献
Y *n[*N 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
{vU;(eN 10.1 方法简介
XG01g3 10.2 数据矩阵的准备
?(>fB2^ 10.3 奇异值分解的计算
`l+
pk% 10.4 组分的选择方法
tl^![Z 10.5 物理模型的建立
R3@luT] 10.6 全局拟合
E[2xo/H 参考文献
-gVsOX0 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
N_R(i3c6U! 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
h4tAaPcS+ 11.1.1 线性偏振光激发
^e(*{K;8 11.1.2 自然光激发
<L+y
6B 11.2 瞬时和稳态各向异性
Fm4)|5 11.2.1 瞬时各向异性
)GR4U8<>g 11.2.2 稳态各向异性
rvp#[RAaS} 11.3 各向异性的加和法则
LW*v/`@ 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
6 B*,Mu4A 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
"RLv{D<)J, 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
R>R8LIZZc 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
(X~JTH:e/ 11.6 转动布朗运动效应
:Hq#co 11.6.1 自由转动
]B3f$;W 11.6.2 受阻转动
cc{^0JT 11.7 应用
`}S;_g! 参考文献
Lb} $)AcC 第12章 超快荧光测量技术
l9#@4Os 12.1 超快荧光测量技术简介
WnL7 A:sZ 12.2 荧光上转换技术
PAS0 D
# 12.2.1 相位匹配
`]j:''K 12.2.2 光谱带宽与群速失配
C^*3nd3 12.2.3 荧光上转换实验
oyq9XW~ D 12.3 光克尔门技术
DLd1Cl:"~: 12.3.1 光克尔荧光技术原理
tFu"h1 12.3.2 光克尔荧光技术实验
$$e"[g 12.4 荧光非共线光参量放大技术
B3'-: 12.4.1 光参量放大基本原理
Cnv?0to2l 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
"g:1br?X,9 12.4.3 数据采集系统
?<STl-]& 12.4.4 荧光收集系统
qaiR329fx 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
PDkg@#&y,k 12.5.1 影响光谱增益的因素
XU|>SOR@z 12.5.2 理论与实验的对比
{P'^X+B0* 12.5.3 光谱失真的解决方法
AYGe`{ 参考文献
@@d6,= 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
T_Cj=>L 13.1 飞秒激光脉冲
bE6bx6=u 13.1.1 激光脉冲的数学表示
Sc9}WU 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
Qm>2,={h 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
2 `U+
! 13.1.4 载波位相
pB'{_{8aA 13.1.5 相速和群速
/Suh&qw>
13.1.6 波前及波前倾斜
;|pw;- 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
QE+HL8c^s 13.2.1 自相关方法
SGP)A(,k9 13.2.2 频率分辨光学开关方法
GUC.t7! 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
I6Ga'5bV 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
xTf|u 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
RX?y}BDo0 13.3.2 波前倾斜测量
.O6(QI*
13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
fVz0H1\J& 参考文献
f"R'Q|7D 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
s y>}2orj~ 14.1 引言
S#*aB2ZS 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
ne
8rF.D 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
]XEUD1N;I 14.3.1 高压气体拉曼频移池
b=XXp`h~a 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
dO4Jf9) 14.4 红外探测光源
C_;A~iI7 14.4.1 一氧化碳激光器
47!k!cHa 14.4.2 红外单色仪定标
_~bG[lX ! 14.5 信号探测及数据采集系统
w5;d/r<q 14.6 数据采集系统的改进
!OV+=Rwdx 14.7 温度定标
@ RP?)*8}& 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
@1s
2#)l( 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
S|r,RBeZ
14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
WSbD."p< 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
cs?IzIQ 参考文献
[Gc9
3PA7q 第15章 噪声与微弱信号测量
DLPg0>;jl 15.1 信噪比
[r^WS;9n 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
={\9-JJhE 15.3 随机噪声
}#2I/dn 15.3.1 随机噪声的正态分布
rA /T>ZM 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
tHV+#3h 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
6#kmV 15.3.4 等效噪声带宽
Y2}m/7aF 15.4 电子仪器的固有噪声
<=]:ED $V@ 15.4.1 热噪声
uZa)N-=b2 15.4.2 温漂的影响
La$?/\Dv) 15.4.3 散粒噪声
,:8oVq>? 15.4.4 接触噪声
;]>a7o 15.4.5 放大器级联时的噪声
UBw*}p 15.5 外部干扰噪声及其抑制
x:+]^?}r 15.5.1 外部干扰的途径
cnB:bQQK8 15.5.2 传导干扰的抑制
7{p6&xXx 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
HL%|DCo 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
K"8! 15.6 相敏检测技术
APyH.] mQ 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
yH0vESgv 参考文献
:{%~L4$HI 第16章 接口及计算机控制简介
S|]\q-qA& 16.1 常用仪器通信接口
GHpP
*x 16.1.1 串行接口
IHv>V9yiG 16.1.2 并行接口
<=%=,Yk 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
ZhFlR*EQ 16.1.4 Ethernet接口
> ,x``- 16.1.5 USB接口
\?vn0;R4 16.2 常用仪器控制编程
软件 f@0Km^a Uc 16.2.1 Visual C
5=Il2 16.2.2 Visual Basic
XA\wZV
|{ 16.2.3 LabVIEW
Bh;N:{&^Eu 16.3 常用接口编程示例
f1|&umJ$ 16.3.1 Visual Basic串口编程
7n7UL0Oc1 16.3.2 Visual Basic并口编程
2E0oLl[ 16.3.3 LabVIEW串口编程
uOPLJ?% 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
uQg&