《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。
\;Biq` 《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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$bR~+C Rr]Hy^w
By!o3}~g -`h)$&, 目录
jvL[
JI,b 第1章 时间分辨光谱技术导论
F@KGj| 1.1 时间分辨光谱概述
A}9`S6 @@ 1.1.1 时间分辨简介
gPI
?C76 1.1.2 飞秒化学
oJz^|dW 1.2 量子波包
Q(?#'<.# 1.2.1 量子力学波包
+~$ ]}% 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
;A'mB6?%H 1.2.3 波包再现结构
YK'<NE3 4 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
BX7kO0j 1.2.5 波包的产生
kbQ>a5`,x 1.2.6 波包运动的实验测量方法
A?P_DA 1.2.7 波包测量实例分析
f}P3O3Yv& 1.3 密度矩阵表示
:g0zT[f 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
]w8(&,PP 1.3.2 密度算符与密度矩阵
V b ?oJhR 1.3.3 纯态和混合态
wlqksG[B 1.3.4 混合态的密度矩阵
tS=(}2Q 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
FTUv IbT 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
kn4`Fa;)O 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
!l8PDjAE 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
##>H&,Dp[ 参考文献
'-~~-}= sJ 第2章 分子光谱学基础
l'_r:b 2.1 光谱的量子本性
@qAS*3j 2.1.1 一维谐振子的波函数
}Zn} 2.1.2 角动量的量子化特征
]{@-HTt 2.2 轨道与电子态
$<EM+oJ|ER 2.2.1 原子轨道与电子态
Z@!+v19^ 2.2.2 分子轨道与电子组态
Wh*uaad7 2.3 分子对称性与分子点群
H<,gU`&R 2.4 电子跃迁与光谱
BW4J> { 2.4.1 分子的光吸收
5U$0F$BBp 2.4.2 跃迁矩
+ye3HGD 2.5 光谱跃迁选择定则
0aB;p7~& 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
H*CW1([ 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
] (8[}CeL 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
z<?)Rq" 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
)Ql%r?(F+ 2.6 激发态性质
%>{0yEC 2.6.1 激发态表示方法
x s|FE3:a 2.6.2 激发态寿命
NC(~l 2.6.3 激发态能量
aqk!T%fg 2.6.4 溶剂效应
(O3nL. 2.6.5 无辐射跃迁过程
x7[BK_SY 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
EaN6^S= 参考文献
%7+qnH*;r 第3章 飞秒激光技术
4H&+dRI" 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
(*iHf"=\ 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
jNk%OrP] 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
q(84+{>B 3.2.2 克尔透镜锁模原理
}5"u[Z. 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
vdwsJPFbc 3.2.4 激光器锁模运转特性
Xsa]. 3.2.5 色散与色散补偿
U 6)#}
3.3 啁啾脉冲放大器
dSHDWu& 3.3.1 展宽器与压缩器
|2A:eI8 ^ 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
3ckclO\|> 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
KMax$ 3.4 非线性光学频率变换
rYk0
ak 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
?}Y]|c^W 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
p5*EA
x 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
x]j W<A 3.4.4 频率变换装置实例介绍
-XG@'P_ 参考文献
TWX.D`W 第4章 非线性光谱学基础
n+ M <\ 4.1 密度算符
m9;SrCN_ 4.1.1 纯态的密度算符
.T`%tJ-Em 4.1.2 密度算符的时间演化
CAf6:^0 4.1.3 统计平均的密度算符
-mh3DhJ, 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
g<qaXv 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
{_*yGK48n 4.1.6 退位相
E"IZ6)Q 4.1.7 各种表示的层级结构
~"A0Rs= 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
.e-#yET 4.2 微扰展开
h{qgEIk& 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
6!bsM"F 4.2.2 时间演化算符
|I=T@1_D 4.2.3 相互作用表象
kq-) ^,{y 4.2.4 备注:Heisenberg表象
\w8\1~# 4.2.5 波函数的微扰展开
N2o7%gJw 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
#\ErY3k 6& 4.2.7 非线性光学简介
nJ;.Td 4.2.8 非线性极化强度
@ Nm@]q 4.3 双边Feynman图
}6ldjCT/, 4.3.1 Liouville路径
%"-5 <6d 4.3.2 时序和准冲击极限
NHE18_v5 4.3.3 旋转波近似
G#$-1"!` 4.3.4 相位匹配
o+VQ\1as?( 参考文献
2fS:-
8N 第5章 非线性光谱学原理及其应用
h2QmQ>y" 5.1 非线性光谱学
fN2lLn9/u 5.1.1 线性光谱学
G!yPw:X 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
$:^td/p J 5.1.3 量子拍光谱学
q.}CU.dp 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
w!XD/jN 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
!<h)w#>en 5.2.1 线性响应
ugBCBr 5.2.2 非线性响应
M3au{6y 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
{4PwLCy 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
Pzem{y7Ir 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
;F Eqe49 5.3.2 Brown振子模型
~>XxGjxe 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
[N'h%1]\ 5.4.1 单跃迁的二维光谱
lLIAw$ 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
A=>u
1h69 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
!`r$"}g 参考文献
GN>@ZdVG}# 第6章 二维红外光谱
,fRq5"? 6.1 简介
5-A\9UC*@ 6.1.1 二维红外光谱定义
7[wPn`v2 6.1.2 二维红外光谱的用途
y_[vr:s5pG 6.2 二维红外光谱原理
!Z6{9sKR=] 6.3 二维红外光谱实验
ss-D(K" 6.3.1 飞秒红外激光
光源 "Yy n/ 6.3.2 二维红外光谱仪
6w7 7YTJ 6.3.3 二维红外光谱图
eV~goj 6.4 二维红外光谱的应用
i@'dH3-kO
6.4.1 快速动态变化
t$ *0{w
E 6.4.2 分子结构
T^q
0'#/ 6.4.3 分子间相互作用
sR8"3b<qA 6.5 展望
Vw"\{` 参考文献
b`_Q8 J 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 Y9|!+,
7.1 二维光谱原理
#LCb 7.2 二维可见光谱实验装置
,u!sjx 7.3 数据采集及计算
:Tq~8!s 7.4 理论
%XTI-B/K 7.5 实验结果与讨论
XfmwVjy 7.5.1 实验
rM"l@3hP 7.5.2 理论模拟
}~q5w{_n 7.6 二维电子光谱应用举例
-{A<.a3P}= 附:三能级系统的三阶响应函数
{>;R?TG]$ 参考文献
GKCroyor 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
C7?/%7{ 8.1 背景介绍
92-I~
!d 8.2 一维傅里叶变换谱
FPTK`Gd0 8.3 自由感应衰减
^C%<l(b 8.4 非线性响应
K+iP6B 8.5 信号辐射和传播
I2DpRMy 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
DL.!G 8.7 二维傅里叶变换谱
~{gqsuCCL 参考文献
L=h'Qgk% 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
ET >](l9 9.1 简介
BORA(, 9.2 实验光路
z$Qbj 9.3 数据采集与计算
YoE3<[KD( 9.3.1 瞬态光谱动力学
/L#?zSt 9.3.2 数据采集
CH/rp4NeSy 9.3.3 采集程序
rQ9'bCSr% 9.4 超快实验光路调节技巧
6zn5UW#q 9.4.1 双镜法调节光路
F&Hrk|a 9.4.2 光程设定
tI{_y 9.4.3 延迟线
bjS{( 9.4.4 重合的调节
bN88ua}k{ 9.4.5 光楔的使用
s(8W_4&' 9.4.6 偏振调节
:i7;w%B 9.4.7 翻转镜的使用
+^<](z 9.5 超连续白光
BluVmM3Vj 9.5.1 白光产生简介
|D.ND%K& 9.5.2 白光产生条件
$7uA%|\ 9.5.3 白光的色散与色差
u2[w# 9.6 实验检错
U%<Inb}ad 9.7 其他测量方法
|)G<,FJQE_ 9.7.1 锁相放大器
a}uSm/S 9.7.2 门积分平均器
l@:0e]8|o 9.7.3 电荷耦合器件
KG5>]_GH 参考文献
]:\dPw`A 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
6 aV_@no.C 10.1 方法简介
v9UD%@tZ 10.2 数据矩阵的准备
jA/w|\d! 10.3 奇异值分解的计算
]+$?u&0?w 10.4 组分的选择方法
Tb-F]lg$ 10.5 物理模型的建立
,?XCyHSgWW 10.6 全局拟合
2Hv+W-6v 参考文献
I2^8pTLh 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
3yXY.>' 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
---N9I 11.1.1 线性偏振光激发
VD\=`r)nT 11.1.2 自然光激发
b_):MQ1{ 11.2 瞬时和稳态各向异性
wa3}SB 11.2.1 瞬时各向异性
F}qc0 11.2.2 稳态各向异性
n-OL0$Xu 11.3 各向异性的加和法则
Xs?o{]Fe 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
YrKWA 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
!Rt>xD 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
}iuw5dik+ 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
@ry_nKr9 11.6 转动布朗运动效应
z$xo$R( 11.6.1 自由转动
1sH&
sGy7 11.6.2 受阻转动
tnG# IU
* 11.7 应用
B93+BwN>95 参考文献
K96<M);:g 第12章 超快荧光测量技术
-D$8 12.1 超快荧光测量技术简介
O1mKe%'| 12.2 荧光上转换技术
ia 73?*mXT 12.2.1 相位匹配
>e"#'K0?\ 12.2.2 光谱带宽与群速失配
RdML3E 12.2.3 荧光上转换实验
}Z,x~G 12.3 光克尔门技术
Wiu"k%Qsh 12.3.1 光克尔荧光技术原理
^v`\x5"Vp 12.3.2 光克尔荧光技术实验
.VzT:4-<Q" 12.4 荧光非共线光参量放大技术
:4%k9BGAj" 12.4.1 光参量放大基本原理
Ez=Olbk 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
8*T=Xei8 12.4.3 数据采集系统
^ovR7+V 12.4.4 荧光收集系统
N*&1GT#9 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
(ICd} 12.5.1 影响光谱增益的因素
Nu7
!8[?r* 12.5.2 理论与实验的对比
\} :PLCKT 12.5.3 光谱失真的解决方法
b%/ 1$>_ 参考文献
{,~3.5u 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
g'qa}/X 13.1 飞秒激光脉冲
H+Sz=tg5 13.1.1 激光脉冲的数学表示
2('HvH]k 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
t1y4 7fX6 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
~`:L?Jkb6H 13.1.4 载波位相
NPe%F+X 13.1.5 相速和群速
xX4N4vb 13.1.6 波前及波前倾斜
7VF LJrt 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
'CkIz"Wd 13.2.1 自相关方法
2V;PYI 13.2.2 频率分辨光学开关方法
:A'y+MnK< 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
-pXSSa;O9 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
?m?::R H 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
q(2'\ _`u 13.3.2 波前倾斜测量
r?
E)obE 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
s6^ >F/x 参考文献
ah+iZ}E% 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
UQ@L V~6{R 14.1 引言
_t #k,; 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
SJ>vwmA4 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
^qD$z=z- 14.3.1 高压气体拉曼频移池
]F'e
aR 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
sI^Xb@'09$ 14.4 红外探测光源
wov\kV 14.4.1 一氧化碳激光器
.+A+|yR 14.4.2 红外单色仪定标
JHTSUq 14.5 信号探测及数据采集系统
)C]gld;8 14.6 数据采集系统的改进
oEKvl3Hz_ 14.7 温度定标
=.]4;z 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
XLOh7(
14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
6.nCV0xA 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
j yUCH*@ 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
<s<n 参考文献
O*)Vhw'pK 第15章 噪声与微弱信号测量
!\.pq 2 15.1 信噪比
54R#W:t 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
zL `iK"N` 15.3 随机噪声
M {T-iW" 15.3.1 随机噪声的正态分布
MJ
[m 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
JNXq.;:`Q 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
ieCEo|b 15.3.4 等效噪声带宽
B; h"lv 15.4 电子仪器的固有噪声
CxO ob1@ 15.4.1 热噪声
Jgd'1'FOs 15.4.2 温漂的影响
1 +{{EOZ4 15.4.3 散粒噪声
EC!02S 15.4.4 接触噪声
|AU~_{H 15.4.5 放大器级联时的噪声
EGU
0)< 15.5 外部干扰噪声及其抑制
8ek@: Mw 15.5.1 外部干扰的途径
ryUQU^v 15.5.2 传导干扰的抑制
a:IC)]j$_ 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
f=gW]x7'R+ 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
[H^z-6x:0 15.6 相敏检测技术
lKp"xcAD 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
PB`Y
g 参考文献
{~"/Y@&]R 第16章 接口及计算机控制简介
/,&<6c-Q@W 16.1 常用仪器通信接口
qCpp6~]Um 16.1.1 串行接口
9YQb& 16.1.2 并行接口
Tg)|or/% 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
][h%UrV 16.1.4 Ethernet接口
P& -Qc 16.1.5 USB接口
})8N5C+KU 16.2 常用仪器控制编程
软件 s.N/2F&*W 16.2.1 Visual C
suiS&$-E 16.2.2 Visual Basic
.A{tQ1&_ 16.2.3 LabVIEW
Ed,~1GanY 16.3 常用接口编程示例
pVw}g@<M 16.3.1 Visual Basic串口编程
ju8q?Nyhs 16.3.2 Visual Basic并口编程
>xYpNtEs 16.3.3 LabVIEW串口编程
)<;Y-u.UW 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
KNpl:g3{<Q 参考文献