《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。
(Nzup3j 《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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c/K:`XP~ Rw
j4 目录
Nft~UggK 第1章 时间分辨光谱技术导论
?W6qwm,?L 1.1 时间分辨光谱概述
O
%x<
1.1.1 时间分辨简介
E ISgc {s 1.1.2 飞秒化学
H<Ne\zAv 1.2 量子波包
QQ*`tmy 1.2.1 量子力学波包
E.ugr]) 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
XBvJc'(s 1.2.3 波包再现结构
\B72 #NR 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
m'j]T/WF 1.2.5 波包的产生
-k4w$0) 1.2.6 波包运动的实验测量方法
>g {w, 1.2.7 波包测量实例分析
.el&\Jt 1.3 密度矩阵表示
WNO|ziy 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
-[h2fqu1 1.3.2 密度算符与密度矩阵
5c8tH= 1.3.3 纯态和混合态
*h <_gn 1.3.4 混合态的密度矩阵
Fl{@B*3@w 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
*VP-fyJp 1.5 低频振动相干态冲击受激拉曼散射实验测量及理论分析
rAv)k&l 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
?j'Nx_RoX 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
PU& v{gn 参考文献
Qru
iQ/t 第2章 分子光谱学基础
[Yi;k,F: 2.1 光谱的量子本性
u0o}rA 2.1.1 一维谐振子的波函数
-za+Wa`vH 2.1.2 角动量的量子化特征
g-4m.; 2.2 轨道与电子态
.eNeqC 2.2.1 原子轨道与电子态
:kQ%Mj> 2.2.2 分子轨道与电子组态
|. ZYY(} 2.3 分子对称性与分子点群
B.Szp_$ 2.4 电子跃迁与光谱
006qj. 2.4.1 分子的光吸收
=x &"aF1 2.4.2 跃迁矩
iNlY\67sW 2.5 光谱跃迁选择定则
=%i~HDiy 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
(yr<B_Y'MY 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
\dx$G?R 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
dE_d.[! 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
aSGZF w 2.6 激发态性质
:l;SG=scx 2.6.1 激发态表示方法
5s7C;+ 2.6.2 激发态寿命
X2[d15!9 2.6.3 激发态能量
@5=2+ M 2.6.4 溶剂效应
9%^IMUWA 2.6.5 无辐射跃迁过程
[& d"Z2gK 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
{:%A
参考文献
,f[`C-\Q% 第3章 飞秒激光技术
\]Nt-3|`0 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
~MpcVI_K 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
'(6
^O= 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
(O(X k+L 3.2.2 克尔透镜锁模原理
((AsZ$[S 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
rGqT[~{t 3.2.4 激光器锁模运转特性
VoGyjGt& 3.2.5 色散与色散补偿
J
,s9,(" 3.3 啁啾脉冲放大器
r8wip\[ 3.3.1 展宽器与压缩器
I'%\
E, 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
s(?A=JJ 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
A8zh27[w% 3.4 非线性光学频率变换
&tjv.t 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
y@'~fI!E4 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
E*W|>2nx] 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
'CfM'f3uu 3.4.4 频率变换装置实例介绍
,|7!/]0& 参考文献
"J=A(w5 第4章 非线性光谱学基础
ExW3LM9( 4.1 密度算符
%&81xAt 4.1.1 纯态的密度算符
37U2Tb!y' 4.1.2 密度算符的时间演化
c_N'S_)~7Q 4.1.3 统计平均的密度算符
l`b%imX
4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
|bM?Q$>~ 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
z]V%&f 4.1.6 退位相
M&h`uO/[ 4.1.7 各种表示的层级结构
-]-?>gkN5 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
R)Y*<Na 4.2 微扰展开
?3t]9z 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
T!ik"YZ@i 4.2.2 时间演化算符
B s {n 4.2.3 相互作用表象
x9qoS)@CM 4.2.4 备注:Heisenberg表象
bkSI1m3 4.2.5 波函数的微扰展开
8jdEx&K 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
YsBOh{Ml 4.2.7 非线性光学简介
BK[ YX) 4.2.8 非线性极化强度
LEgx"H=c 4.3 双边Feynman图
CY?19Ak-xd 4.3.1 Liouville路径
fEYo<@5c] 4.3.2 时序和准冲击极限
nB.u5 4.3.3 旋转波近似
g+zfa.wQ 4.3.4 相位匹配
wF.S ,| 参考文献
NNTUl$ 第5章 非线性光谱学原理及其应用
(\A~SKEX 5.1 非线性光谱学
J69B1Yi 5.1.1 线性光谱学
B.ar!*X 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
a(|,KWHn 5.1.3 量子拍光谱学
%{j)w{
LJ 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
[+_0y[~,tB 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
47
|&(,{ 5.2.1 线性响应
bi<?m^j 5.2.2 非线性响应
f{j.jfl\x 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
?]Wg{\NC6 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
bKb}VP 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
.KX LWH 5.3.2 Brown振子模型
%.mHV7c)% 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
ecqL;_{o 5.4.1 单跃迁的二维光谱
/t;Kn m 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
3A)Ec/;~ 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
O<}KrmUC~ 参考文献
863PVce",} 第6章 二维红外光谱
OO /Pc 6.1 简介
w}:&+B: 6.1.1 二维红外光谱定义
3B6"T;_ 6.1.2 二维红外光谱的用途
v9S1<|jN 6.2 二维红外光谱原理
dZi?Z 6.3 二维红外光谱实验
LE>b_gQ$
2 6.3.1 飞秒红外激光
光源 S1Ql%Yk-( 6.3.2 二维红外光谱仪
kE*OjywN 6.3.3 二维红外光谱图
Xx;4 6.4 二维红外光谱的应用
r!WXD9# 6.4.1 快速动态变化
X{-[
E^X 6.4.2 分子结构
NUjo5.7 6.4.3 分子间相互作用
=c1t]%P, 6.5 展望
Vt;!FZ 参考文献
-<RG'I~ 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 ^a?H" 7.1 二维光谱原理
+:D90p$e 7.2 二维可见光谱实验装置
/GDGE } 7.3 数据采集及计算
cUPC8k.1 7.4 理论
(;1Pgh 7.5 实验结果与讨论
GT(nW|v 7.5.1 实验
8Ug`2xS<_ 7.5.2 理论模拟
7$HN5T\! 7.6 二维电子光谱应用举例
0*umf.R 附:三能级系统的三阶响应函数
X GhV?
tA 参考文献
;~
,<8 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
o*}--d?S 8.1 背景介绍
%I>-_el 8.2 一维傅里叶变换谱
*
U#@M3g. 8.3 自由感应衰减
tM&;b?bJ[ 8.4 非线性响应
-0R;C` (! 8.5 信号辐射和传播
'D1Sm&M2%e 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
&8^ch,+pD 8.7 二维傅里叶变换谱
[tEHr 参考文献
X1GpLy)p 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
f:6%DT~a&C 9.1 简介
I'$}n$UvZ 9.2 实验光路
H.R7,'9 9.3 数据采集与计算
o 2Okc><z 9.3.1 瞬态光谱动力学
<xpHlLc 9.3.2 数据采集
H;(|&Asq> 9.3.3 采集程序
#ekz>/Im* 9.4 超快实验光路调节技巧
D3i`ehh 9.4.1 双镜法调节光路
$GcVI;a 9.4.2 光程设定
;s(uaC3 9.4.3 延迟线
$k=5nJ 9.4.4 重合的调节
tUR9ti 9.4.5 光楔的使用
n;+e( ob;; 9.4.6 偏振调节
sH}q &= 9.4.7 翻转镜的使用
y5AJ1A6?E 9.5 超连续白光
E
02l=M 9.5.1 白光产生简介
,O[Maj/ch 9.5.2 白光产生条件
V`;$Ua;y 9.5.3 白光的色散与色差
+&:?*(?Q 9.6 实验检错
us,1:@a)a 9.7 其他测量方法
P
O{1u%P 9.7.1 锁相放大器
u^{6U(% 9.7.2 门积分平均器
IC:wof " 9.7.3 电荷耦合器件
yk<$XNc 参考文献
%C^%Oq_k 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
Q#$#VT!F 10.1 方法简介
tEE1`10Mt 10.2 数据矩阵的准备
:Ky
*AI 10.3 奇异值分解的计算
=e>#oPH 10.4 组分的选择方法
Ad@Odx=o*R 10.5 物理模型的建立
Q'mLwD3> 10.6 全局拟合
6QC=:_M; 参考文献
^Nu0+S 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
on=I*?+R 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
ZO ! 11.1.1 线性偏振光激发
Q:#Kt@W 11.1.2 自然光激发
&D[pX|! 11.2 瞬时和稳态各向异性
!^/Mn 11.2.1 瞬时各向异性
,@b7N[h 11.2.2 稳态各向异性
V;V,G+0Re 11.3 各向异性的加和法则
cx(W{O"Jb 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
Q4&|^RLLG 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
7 ?O~3 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
m<cvx3e 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
~^GY(J' 11.6 转动布朗运动效应
't5 I%F 11.6.1 自由转动
U=G^wL 11.6.2 受阻转动
}}VB# 11.7 应用
1`X-
O> 参考文献
SB3=5"q 第12章 超快荧光测量技术
tKik)ei 12.1 超快荧光测量技术简介
C;3>q*Am4 12.2 荧光上转换技术
MGmUgc 12.2.1 相位匹配
ca!=D $ 12.2.2 光谱带宽与群速失配
=`l).GnN2` 12.2.3 荧光上转换实验
27NhYDo 12.3 光克尔门技术
$YM6}D@ 12.3.1 光克尔荧光技术原理
y+PiH 12.3.2 光克尔荧光技术实验
{ fmY_T[Q8 12.4 荧光非共线光参量放大技术
j+_pF<$f: 12.4.1 光参量放大基本原理
FrXh\4C 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
3/w) mY-o 12.4.3 数据采集系统
f~3_Rv! 12.4.4 荧光收集系统
VTQxg5P c 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
_H41qKS{Ul 12.5.1 影响光谱增益的因素
nsCat($) 12.5.2 理论与实验的对比
tv+H4/ 12.5.3 光谱失真的解决方法
4ZZ/R?AiK 参考文献
RQ1`k,R= 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
i'Oh^Y)E# 13.1 飞秒激光脉冲
-[I}"Glz: 13.1.1 激光脉冲的数学表示
v=~=Q*\l 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
#jja#PF]7 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
1f"LAs`% 13.1.4 载波位相
f8DF>]WW 13.1.5 相速和群速
osJ;"B36 13.1.6 波前及波前倾斜
Ikkv <uY 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
[,F5GW{x 13.2.1 自相关方法
^r7-| 13.2.2 频率分辨光学开关方法
W|PKcZ ]Uc 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
4}~zVT0'~ 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
l1|z;
$_z 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
+;}XWV 13.3.2 波前倾斜测量
6tE<`"P! 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
ydNcbF%K
参考文献
}a(x
L'F 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
ZjE!?
'(ef 14.1 引言
I.<>6ISI@ 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
e6n^l$' 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
&DMKZMj<Q* 14.3.1 高压气体拉曼频移池
Daa2.* 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
.Jt&6N 14.4 红外探测光源
SOyE$GoOsx 14.4.1 一氧化碳激光器
3zO'=gwJ 14.4.2 红外单色仪定标
*CA7
{2CX 14.5 信号探测及数据采集系统
;)^eDJ< 14.6 数据采集系统的改进
a;a2x
.< 14.7 温度定标
!,*#e 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
~$0Qvyb> 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
ys5b34JN 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
K#=)]qIk 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
QOECpk- 参考文献
Tm8c:S^uq) 第15章 噪声与微弱信号测量
MSmvQ 15.1 信噪比
%5=XszS 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
\(lt [= 15.3 随机噪声
$lj1924?^ 15.3.1 随机噪声的正态分布
2EubMG 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
4s<*rKm~ 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
glk_*x 15.3.4 等效噪声带宽
<}c`jN!z. 15.4 电子仪器的固有噪声
)+[{MR' 15.4.1 热噪声
Y
9eGDpW 15.4.2 温漂的影响
^/Id!Y7 15.4.3 散粒噪声
3N?WpA768/ 15.4.4 接触噪声
Y&O<A8=8 15.4.5 放大器级联时的噪声
$Nr :YI 15.5 外部干扰噪声及其抑制
)fz)Rrr 15.5.1 外部干扰的途径
Bv^{|w 15.5.2 传导干扰的抑制
=OIxG}* 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
Oj#nF@U 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
3*G7H 15.6 相敏检测技术
3_Su5~^ 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
_LV;q! /j 参考文献
GM6Y`iU 第16章 接口及计算机控制简介
1.]Py" @: 16.1 常用仪器通信接口
[@OXvdTV 16.1.1 串行接口
eKlh }v 16.1.2 并行接口
zof>S>5>R7 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
R$@|t? 16.1.4 Ethernet接口
3S-n sMs. 16.1.5 USB接口
~n#rATbxf 16.2 常用仪器控制编程
软件 u4L&8@ 16.2.1 Visual C
&L,zh{Mp 16.2.2 Visual Basic
FO{K=9O 16.2.3 LabVIEW
)1a3W7 16.3 常用接口编程示例
DWep5$>&K 16.3.1 Visual Basic串口编程
O2E6F^.pYw 16.3.2 Visual Basic并口编程
j+:q:6 = 16.3.3 LabVIEW串口编程
3&!X8Lhv 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
7d?'~}j 参考文献