《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。
"`asFg 《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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_j_x1.l CkswJ:z)sc
Xv@SxS-5l !z{-?o/ 目录
gl&5l1& 第1章 时间分辨光谱技术导论
Ma|qHg 1.1 时间分辨光谱概述
4~U'TE
@ 1.1.1 时间分辨简介
X>?b#Eva 1.1.2 飞秒化学
F ]O$(7* 1.2 量子波包
$4MrP$4TI 1.2.1 量子力学波包
FYS/##r 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
{D g_?._d 1.2.3 波包再现结构
+/D>|loRC 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
81*M= ? 1.2.5 波包的产生
dJ?XPo"Cm= 1.2.6 波包运动的实验测量方法
k=GG>]<i 1.2.7 波包测量实例分析
bqQq=SO 1.3 密度矩阵表示
-)vEWn$3< 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
G^"Vo x4 1.3.2 密度算符与密度矩阵
Ej7 /X ~ 1.3.3 纯态和混合态
nL:SG{7 1.3.4 混合态的密度矩阵
hXGwP4 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
RI2f`p8k 1.5 低频振动相干态冲击受激拉曼散射实验测量及理论分析
*._|- L 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
8>/Q1(q0 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
_Jv
9F8v 参考文献
s_.]4bl.8 第2章 分子光谱学基础
8.bKb<y 2.1 光谱的量子本性
h d~$WV0# 2.1.1 一维谐振子的波函数
m5G \}8| 2.1.2 角动量的量子化特征
wM[~2C=vx 2.2 轨道与电子态
a}Sd W 2.2.1 原子轨道与电子态
XYoIFv?' 2.2.2 分子轨道与电子组态
-CH`> 2.3 分子对称性与分子点群
!A1)|/a@ 2.4 电子跃迁与光谱
Xtq{% 2.4.1 分子的光吸收
I]!^;)) 2.4.2 跃迁矩
?OdJqw0,G 2.5 光谱跃迁选择定则
09o~9z0 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
VOsqJJ3 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
F_uY{bg 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
>+5?F*`\D* 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
1{_A:<VBl 2.6 激发态性质
7m#[!%D 2.6.1 激发态表示方法
Jw~( G9G 2.6.2 激发态寿命
V0nn4dVO 2.6.3 激发态能量
7kKy\W 2.6.4 溶剂效应
mW%?>Z1=>d 2.6.5 无辐射跃迁过程
htY=w}> 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
G#Ou[*O' 参考文献
":3 VJ(eY 第3章 飞秒激光技术
e4OeoQ@ > 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
ZtVAEIZ) 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
W(fr<<hL 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
J/);"bg_O 3.2.2 克尔透镜锁模原理
QCPID: 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
KNgH|5Pb 3.2.4 激光器锁模运转特性
'2zL.:~ 3.2.5 色散与色散补偿
~](fFa{ 3.3 啁啾脉冲放大器
-)!>M>=s 3.3.1 展宽器与压缩器
:T3/yd62N 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
0:KE@= 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
j<%])
3.4 非线性光学频率变换
Fyyg`J 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
SvvUkQ#1w 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
a'\By?V]
3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
n3MWs);5 3.4.4 频率变换装置实例介绍
;jK#[*y 参考文献
5W
=(+Q>C 第4章 非线性光谱学基础
@&1Wyp 4.1 密度算符
4\.V 4.1.1 纯态的密度算符
,~zj=F 4.1.2 密度算符的时间演化
zm9TvoC%} 4.1.3 统计平均的密度算符
HEqWoV]{d 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
zBf-8]"^ 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
xr(|* 4.1.6 退位相
+kdySWF 4.1.7 各种表示的层级结构
Uh.Zi3X6}6 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
1gO2C$ 4.2 微扰展开
Q4s&E\} 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
"%8A:^1 4.2.2 时间演化算符
v}J;ZIb 4.2.3 相互作用表象
2}}?'PwwT 4.2.4 备注:Heisenberg表象
vAP{;Q0i 4.2.5 波函数的微扰展开
VVWM9x 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
5H,G- 4.2.7 非线性光学简介
lhC6S'vq 4.2.8 非线性极化强度
E&
36H 4.3 双边Feynman图
f7}"lG]q 4.3.1 Liouville路径
bAxTLIf 4.3.2 时序和准冲击极限
NCA{H^CL
4.3.3 旋转波近似
!a1i Un9 4.3.4 相位匹配
MQ][mMM;w 参考文献
!Q-wdzsp? 第5章 非线性光谱学原理及其应用
Ccfwax+ 5.1 非线性光谱学
2^exL h 5.1.1 线性光谱学
)He#K+[}^4 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
Z#`0txCF 5.1.3 量子拍光谱学
{F*N=pSq 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
xFp<7p
L 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
IN^9uL]B 5.2.1 线性响应
|pZo2F!. 5.2.2 非线性响应
'Tb0-1S? 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
:s8A:mx 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
;kaHN;4? 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
4YbC(f 5.3.2 Brown振子模型
dGH_ z8 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
t\j!K2 5.4.1 单跃迁的二维光谱
a
ib}`l 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
h"QbA" 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
FN"rZWM 参考文献
5!fSW2N 第6章 二维红外光谱
hQh9ok8S 6.1 简介
coQ[@vu 6.1.1 二维红外光谱定义
[j6~}zu@ 6.1.2 二维红外光谱的用途
!"4w&bQ 6.2 二维红外光谱原理
9+CFRYC 6.3 二维红外光谱实验
YaFcz$GE_ 6.3.1 飞秒红外激光
光源 24@^{
} 6.3.2 二维红外光谱仪
Wb=Jj 9; 6.3.3 二维红外光谱图
:q2YBa 6.4 二维红外光谱的应用
_[E \= 6.4.1 快速动态变化
5S/>l_od$2 6.4.2 分子结构
i|2$8G3 6.4.3 分子间相互作用
+!&$SNLh( 6.5 展望
q
G;-o)h 参考文献
jOv"< 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 2o{@nN8% 7.1 二维光谱原理
. A<sr 7.2 二维可见光谱实验装置
SR*Gqx 7.3 数据采集及计算
4e%8D`/=M 7.4 理论
6zYaA 7.5 实验结果与讨论
D?u` 7.5.1 实验
l=Wd,$\ 7.5.2 理论模拟
A|vP$zy 7.6 二维电子光谱应用举例
*m_93J 附:三能级系统的三阶响应函数
yuNfhK/#r 参考文献
hYvNcOSks 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
>a]t< 8.1 背景介绍
F/<qE!( 8.2 一维傅里叶变换谱
`mErF%b 8.3 自由感应衰减
\.>.c g 8.4 非线性响应
8$ DwpJ 8.5 信号辐射和传播
N~g%wf@w 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
d7~j^v)=^ 8.7 二维傅里叶变换谱
?vu|o'$T, 参考文献
Zd<[=%d 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
nUqy1( 9.1 简介
npj/7nZj 9.2 实验光路
aW`dFitpM 9.3 数据采集与计算
]bfqcmh< 9.3.1 瞬态光谱动力学
w`#fH 9.3.2 数据采集
E/"SU*Co 9.3.3 采集程序
^g]xU1] * 9.4 超快实验光路调节技巧
:ej_D} 9.4.1 双镜法调节光路
t-lv|%+8 9.4.2 光程设定
"]<}Hy 9.4.3 延迟线
_<u;4RO(s 9.4.4 重合的调节
.}p|`3$P 9.4.5 光楔的使用
)VY10R)$ 9.4.6 偏振调节
{bTeAfbf] 9.4.7 翻转镜的使用
,I39&;Iq 9.5 超连续白光
R92R}=G! 9.5.1 白光产生简介
G;2[ 9.5.2 白光产生条件
n!?r } n8 9.5.3 白光的色散与色差
Qtnv#9%Vi 9.6 实验检错
Y`]rj-8f0B 9.7 其他测量方法
66dTs,C 9.7.1 锁相放大器
[0op)Kn 9.7.2 门积分平均器
;@!;1KDy 9.7.3 电荷耦合器件
^f0(aYWx 参考文献
U9F6d!:L7A 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
sy.:T]ZH 10.1 方法简介
>t,O2~ 10.2 数据矩阵的准备
]+lF=kkc% 10.3 奇异值分解的计算
kd`YSkZ 10.4 组分的选择方法
|`v^ d| 10.5 物理模型的建立
!=knppY 10.6 全局拟合
>Qk97we'9 参考文献
a|z1K 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
LT&/0 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
.pKN4 11.1.1 线性偏振光激发
H` Lu"EK 11.1.2 自然光激发
W+/2c4$F3 11.2 瞬时和稳态各向异性
7yUvL8p- 11.2.1 瞬时各向异性
ax]9QrA 11.2.2 稳态各向异性
YR8QO-7
.) 11.3 各向异性的加和法则
#8E?^d 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
^@N`e1 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
lR[z<2w\ 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
]]3Q*bq4 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
?M]u$Te/. 11.6 转动布朗运动效应
D0KELAcY 11.6.1 自由转动
p Mh++H]" 11.6.2 受阻转动
'Dq"e$JM< 11.7 应用
yW:AVqE)t 参考文献
(Otur 第12章 超快荧光测量技术
r.Lx%LZ\^ 12.1 超快荧光测量技术简介
0O^U{#*$I 12.2 荧光上转换技术
? 9qAe 12.2.1 相位匹配
|/t K-c6J 12.2.2 光谱带宽与群速失配
lkyJ;}_** 12.2.3 荧光上转换实验
Jb6& 12.3 光克尔门技术
4(;20(q] 12.3.1 光克尔荧光技术原理
[@zkv)D6 12.3.2 光克尔荧光技术实验
{YfYIt=. 12.4 荧光非共线光参量放大技术
wb@]>MJ}[s 12.4.1 光参量放大基本原理
78gob&p? 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
-/1d& 12.4.3 数据采集系统
r*>QT:sB 12.4.4 荧光收集系统
/T{mS7EpYc 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
'2j~WUEmg 12.5.1 影响光谱增益的因素
cUYX1a)8 12.5.2 理论与实验的对比
z^"?sd 12.5.3 光谱失真的解决方法
@!Y.935/0 参考文献
z{AM2Z 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
})q]gMj 13.1 飞秒激光脉冲
EyzY2>"^ 13.1.1 激光脉冲的数学表示
x[Hhj' 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
rC~_:uXtE 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
W0+u)gDDz 13.1.4 载波位相
\?[O,A 13.1.5 相速和群速
x={kjym L 13.1.6 波前及波前倾斜
v)TUg0U=, 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
eO~eu]r 13.2.1 自相关方法
,Z >JvTnH 13.2.2 频率分辨光学开关方法
tYF$#Nor#k 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
qNhH%tYQ 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
McO@p=M 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
tP -5 13.3.2 波前倾斜测量
rUGZjLIGqz 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
.`b4h"g: 参考文献
Al)lWD}j2g 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
L)@`58Eil 14.1 引言
2J1B$.3' 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
(q0No26;( 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
|)~Ex 9%ev 14.3.1 高压气体拉曼频移池
~D$#>'C# 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
OA\vT${5 14.4 红外探测光源
6oPUYn- 14.4.1 一氧化碳激光器
?L`MFR 14.4.2 红外单色仪定标
oD Q9.t 14.5 信号探测及数据采集系统
\z&03@Sw 14.6 数据采集系统的改进
uv?8V@x2 14.7 温度定标
A&xab 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
't||F1X~J 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
v/QEu^C 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
vQ?MM&6 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
Cij$GYkv 参考文献
Zb12:? 第15章 噪声与微弱信号测量
9;}L{yve 15.1 信噪比
]t8{)r 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
m4wPuW 15.3 随机噪声
ly9x1`?$ 15.3.1 随机噪声的正态分布
yd\5Z[iEp 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
f$~ _FX 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
zZS>+O 15.3.4 等效噪声带宽
FF5tPHB 15.4 电子仪器的固有噪声
/F\>Z] 15.4.1 热噪声
$`-SVC 15.4.2 温漂的影响
]Om'naD 15.4.3 散粒噪声
Lg\8NtP 15.4.4 接触噪声
,AGM?&A 15.4.5 放大器级联时的噪声
{o Q(<&Aw 15.5 外部干扰噪声及其抑制
tg4LE?nv 15.5.1 外部干扰的途径
g6x/f<2x 15.5.2 传导干扰的抑制
m^W*[^p 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
R !:eYoQ 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
Vu_7uSp,) 15.6 相敏检测技术
@]?? +f}# 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
3:l: ~Vn 参考文献
?uNTUU, 第16章 接口及计算机控制简介
iX0]g45o 16.1 常用仪器通信接口
/y+;g{ 16.1.1 串行接口
v
Ie=wf~D` 16.1.2 并行接口
1Xk{(G<\ 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
(:</R$I 16.1.4 Ethernet接口
"t3uW6& 16.1.5 USB接口
A)O_es2 16.2 常用仪器控制编程
软件 a+4`}:KA# 16.2.1 Visual C
yoq\9* ?u^ 16.2.2 Visual Basic
u&?yPR 16.2.3 LabVIEW
!;xf>API 16.3 常用接口编程示例
Zi2Eu4p l{ 16.3.1 Visual Basic串口编程
Mm:a+T 16.3.2 Visual Basic并口编程
DjevX7Q 16.3.3 LabVIEW串口编程
E-BOIy, 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
Q{ |+3!!' 参考文献