《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。
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Lx]w 《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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;Pb8YvG1$ F#+ .>!
hh.Q\qhubB >[a<pm! 目录
uL?vG6% ^1 第1章 时间分辨光谱技术导论
YTyX`Y# 1.1 时间分辨光谱概述
%3Bpn=k> 1.1.1 时间分辨简介
k<4P6? 1.1.2 飞秒化学
PoD^`()FR{ 1.2 量子波包
v@u<Ww;=@ 1.2.1 量子力学波包
mgkyC5)d 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
Lu>H`B7Q" 1.2.3 波包再现结构
Jfg7\&| 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
XrN- 2HTV 1.2.5 波包的产生
2Ji+{,?, 1.2.6 波包运动的实验测量方法
P -Fg^tl 1.2.7 波包测量实例分析
8V5a%2eV 1.3 密度矩阵表示
+2T!z= 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
S_8r\B[>P 1.3.2 密度算符与密度矩阵
w}<^l 1.3.3 纯态和混合态
r[HT9 1.3.4 混合态的密度矩阵
E20 :uZ7\ 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
!0fI"3P@r 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
KAb(NZK 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
^b53}f8H 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
LD55n%|0`H 参考文献
F!8=FTb 第2章 分子光谱学基础
:):zNn_>` 2.1 光谱的量子本性
Q_}/ Pn$1 2.1.1 一维谐振子的波函数
fA8ozL T 2.1.2 角动量的量子化特征
dbO# 2.2 轨道与电子态
l
C\E 2.2.1 原子轨道与电子态
y(8d?]4:_ 2.2.2 分子轨道与电子组态
Zg $Tf 2.3 分子对称性与分子点群
+{rJ[J/g 2.4 电子跃迁与光谱
Fh`-(,e?5 2.4.1 分子的光吸收
~b8a^6:R" 2.4.2 跃迁矩
5N1 K~". 2.5 光谱跃迁选择定则
ndOfbu;mf 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
elbG\qXBp 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
1!/-)1t 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
l\}25
e 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
pT=2e& 2.6 激发态性质
yDtOpM8<{ 2.6.1 激发态表示方法
F 1} 2.6.2 激发态寿命
o=9' 2.6.3 激发态能量
QHQj/)J8 2.6.4 溶剂效应
V.,bwPb{9 2.6.5 无辐射跃迁过程
97x%w]kV 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
V} bM!5 H 参考文献
rl|Q)A{ 第3章 飞秒激光技术
P^(.tr3t 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
\GHOg.P 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
;c)! @GoA 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
o>!JrH 3.2.2 克尔透镜锁模原理
$-w5o`e 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
8_iHVc;< 3.2.4 激光器锁模运转特性
SOI)/u 3.2.5 色散与色散补偿
e\~l!f'z 3.3 啁啾脉冲放大器
I*c;hfu 3.3.1 展宽器与压缩器
Mdky^;qq3; 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
*8206[y 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
MF|*AB|E 3.4 非线性光学频率变换
KnFQ)sX^ 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
A`C-sD> 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
X2P``YFV{ 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
kJeu40oN 3.4.4 频率变换装置实例介绍
;KS`,<^- 参考文献
Bbs5f@E 第4章 非线性光谱学基础
YZ*{^' 4.1 密度算符
cUC17z2D 4.1.1 纯态的密度算符
=kO@ Gk? 4.1.2 密度算符的时间演化
X X&K=<,Ja 4.1.3 统计平均的密度算符
l4Y1( 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
Y^5"qd|` 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
UKYupLu5 4.1.6 退位相
H%~Q?4 4.1.7 各种表示的层级结构
SW=aHM 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
^yD"d =z 4.2 微扰展开
?.j,Bq5At 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
lrn+d$!@ 4.2.2 时间演化算符
J=VyyUB 4.2.3 相互作用表象
Fd}<Uote3 4.2.4 备注:Heisenberg表象
V7n >,k5 4.2.5 波函数的微扰展开
:o<N!*pT 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
1:YAn 4.2.7 非线性光学简介
[>wzl"cHW 4.2.8 非线性极化强度
`rq<jtf+ 4.3 双边Feynman图
!*8#jy 4.3.1 Liouville路径
*G9
[j$ 4.3.2 时序和准冲击极限
1>yha
j(K 4.3.3 旋转波近似
#Wq#beBb 4.3.4 相位匹配
*XOS. $zGz 参考文献
Y8t
Nwh 第5章 非线性光谱学原理及其应用
excrXx 5.1 非线性光谱学
F*X%N_n 5.1.1 线性光谱学
XX:q|?6_ 4 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
W'd/dKUx 5.1.3 量子拍光谱学
fX""xTNPi 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
}`4K)(>4nG 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
jvWI_Fto 5.2.1 线性响应
:;<\5Oy
^ 5.2.2 非线性响应
H}(=?}+ 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
pB[%:w/@l: 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
7_1W:-A7W 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
L[1d&d!p 5.3.2 Brown振子模型
<gR`)YF7 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
xV?*!m$V%R 5.4.1 单跃迁的二维光谱
3^'#ny?l 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
|O%:P}6c 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
:"y0oCu7`W 参考文献
FE>3 D1\ 第6章 二维红外光谱
E+:.IuXW$ 6.1 简介
2h5tBEOX.s 6.1.1 二维红外光谱定义
)< l\jfx e 6.1.2 二维红外光谱的用途
/XjN%| 6.2 二维红外光谱原理
TJE%
U0Ln 6.3 二维红外光谱实验
H
kSL5@ 6.3.1 飞秒红外激光
光源 Cv0&prt 6.3.2 二维红外光谱仪
v?FhG
b~1 6.3.3 二维红外光谱图
'G52<sF 6.4 二维红外光谱的应用
i+U@\:= 6.4.1 快速动态变化
~NA1SZ{Y+ 6.4.2 分子结构
KQ- ,W8Q5 6.4.3 分子间相互作用
Tln9q0"W 6.5 展望
NYGmLbq 参考文献
C+T&O 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 CG CQa0 7.1 二维光谱原理
U2VV[e)Z! 7.2 二维可见光谱实验装置
Ck:#1-t8{ 7.3 数据采集及计算
dD : 7.4 理论
10/x'#( 7.5 实验结果与讨论
IPwj_jvw 7.5.1 实验
e21E_exM0 7.5.2 理论模拟
/ *AJ+K._ 7.6 二维电子光谱应用举例
C{DlcZ< 附:三能级系统的三阶响应函数
te4F"SEf 参考文献
Wk7L:uK 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
Gg'<Q.H 8.1 背景介绍
z7|
s%& 8.2 一维傅里叶变换谱
f<'n5}{RO0 8.3 自由感应衰减
j
l}!T[5 8.4 非线性响应
G`9cd\^ 8.5 信号辐射和传播
'" ^ B&W 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
=U=e?AOG2 8.7 二维傅里叶变换谱
dK[* 参考文献
s*aH`M7^0
第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
kA;xAb+U3 9.1 简介
e 4 p*51ra 9.2 实验光路
Y;'VosTD 9.3 数据采集与计算
}DJ|9D^yf 9.3.1 瞬态光谱动力学
vsu@PuqH 9.3.2 数据采集
tniPEmeS 9.3.3 采集程序
)GB3=@ 9.4 超快实验光路调节技巧
fui4@ 9.4.1 双镜法调节光路
<WZ1- 9.4.2 光程设定
unC t4uX^ 9.4.3 延迟线
*?EO n - 9.4.4 重合的调节
aQ32p4C 9.4.5 光楔的使用
$, 8 CH)w 9.4.6 偏振调节
pg}~vb" 9.4.7 翻转镜的使用
Pd)K^;em 9.5 超连续白光
sKe9at^E]> 9.5.1 白光产生简介
L2[Ei|9_ 9.5.2 白光产生条件
FE0qw1{qQ 9.5.3 白光的色散与色差
)j{WeG7L 9.6 实验检错
Wv6z%r< 9.7 其他测量方法
_fVh%_oH1 9.7.1 锁相放大器
l,imT$u 9.7.2 门积分平均器
I;`Ko_i 9.7.3 电荷耦合器件
Q3Ny5 G> 参考文献
S4#A#a2J 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
&&]"Y!r - 10.1 方法简介
cmwzKu% 10.2 数据矩阵的准备
4RK.Il*d 10.3 奇异值分解的计算
uAW*5 `[ 10.4 组分的选择方法
1m&!l6Jk 10.5 物理模型的建立
DQ}_9?3
10.6 全局拟合
FBR$,j;Y 参考文献
zF[3%qZE:T 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
a)I=U[ 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
WE+sFaKq- 11.1.1 线性偏振光激发
Qh)|FQ[s$r 11.1.2 自然光激发
:6 Hxxh 11.2 瞬时和稳态各向异性
GVjv**U 11.2.1 瞬时各向异性
g28S3 '2 11.2.2 稳态各向异性
.Ws iOJU 11.3 各向异性的加和法则
I}*]m%'-Y 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
kGB#2J 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
?)A]q'
O 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
:J=+; I(UI 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
&LCUoTzj 11.6 转动布朗运动效应
wc<2Uc 11.6.1 自由转动
_9}x2uO~ 11.6.2 受阻转动
4FfwpO3,Ku 11.7 应用
iFAoAw( 参考文献
}vXA`)Ns 第12章 超快荧光测量技术
"'Q" (S 12.1 超快荧光测量技术简介
H$k![K6Uj 12.2 荧光上转换技术
C$N4 12.2.1 相位匹配
qB+:#Yrx/ 12.2.2 光谱带宽与群速失配
az:~{f*- 12.2.3 荧光上转换实验
Y(#d8o}}# 12.3 光克尔门技术
(5f5P84x 12.3.1 光克尔荧光技术原理
%0ll4" 12.3.2 光克尔荧光技术实验
|x _-I#H 12.4 荧光非共线光参量放大技术
/tI d#/Y 12.4.1 光参量放大基本原理
Z4wrXss~ 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
9,iq"dQ 12.4.3 数据采集系统
.d#G]8suF 12.4.4 荧光收集系统
N=O+X~ 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
gTmUK{y' 12.5.1 影响光谱增益的因素
+(QMy&DtS 12.5.2 理论与实验的对比
=\ti< 12.5.3 光谱失真的解决方法
hr~qt~Oi 参考文献
C*W.9 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
`&|l;zsS 13.1 飞秒激光脉冲
[T}%q"< 13.1.1 激光脉冲的数学表示
zJy 89ib' 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
By51dk7 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
Pv{,aV\I} 13.1.4 载波位相
94qHY1rp 13.1.5 相速和群速
p5twL 13.1.6 波前及波前倾斜
;EE&~&*w 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
O5G<O(,\ 13.2.1 自相关方法
vUo.BA#;.b 13.2.2 频率分辨光学开关方法
)"pxry4v7J 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
q[y,J 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
,<^tsCI 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
aowPji$H 13.3.2 波前倾斜测量
9d,]_l.sB 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
T;4gcJPn"M 参考文献
8Y{}p[UFT 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
.^)C:XiW 14.1 引言
3G%XG{dg 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
$8X tI 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
Fl#VKU3h 14.3.1 高压气体拉曼频移池
)L(d$N=Bd 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
}(g+: ]p- 14.4 红外探测光源
9GtVI^] 14.4.1 一氧化碳激光器
(8@hF#N1 14.4.2 红外单色仪定标
{g!exbVf 14.5 信号探测及数据采集系统
}]39
iK`w 14.6 数据采集系统的改进
Vlp*'2VO 14.7 温度定标
R>e3@DQ~ 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
02J6Pn3 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
`%mBu`A 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
) v[Knp' 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
>jrz;r 参考文献
:m)Rmwn_ 第15章 噪声与微弱信号测量
V'.eesN 15.1 信噪比
@8Q+=abz 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
jy__Y=1} 15.3 随机噪声
T^(n+ lv 15.3.1 随机噪声的正态分布
y_7XYT!w 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
%<ptkZK# 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
KWigMh\r 15.3.4 等效噪声带宽
#*>7X>,J 15.4 电子仪器的固有噪声
3 R:7bex 15.4.1 热噪声
Xb+if 15.4.2 温漂的影响
4|@FO}rK[l 15.4.3 散粒噪声
iM\ZJ6 15.4.4 接触噪声
32-3C6f@oZ 15.4.5 放大器级联时的噪声
53u.pc 15.5 外部干扰噪声及其抑制
I3zitI; 15.5.1 外部干扰的途径
ZoNNM4M+ 15.5.2 传导干扰的抑制
R/Dy05nloe 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
s=y9!rr 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
X!MfJ^)q 15.6 相敏检测技术
Dho^^<`c+ 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
HDW\S# 参考文献
3]kAb`9[K2 第16章 接口及计算机控制简介
G$x[" 16.1 常用仪器通信接口
`.sIZku 16.1.1 串行接口
TNyY60E 16.1.2 并行接口
Y^*$PED? 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
p3A-WK|NX 16.1.4 Ethernet接口
]-s`# 16.1.5 USB接口
[>Kxm 16.2 常用仪器控制编程
软件 <T.3ZZ% 16.2.1 Visual C
A^Hp #b@ 16.2.2 Visual Basic
&A5[C{x 16.2.3 LabVIEW
h&)vdCCk 16.3 常用接口编程示例
MTITIecw= 16.3.1 Visual Basic串口编程
_OxnHf:| 16.3.2 Visual Basic并口编程
fN*4(yw 16.3.3 LabVIEW串口编程
|z7Crz 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
n%ArA])_& 参考文献