《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。
\)v.dQ! 《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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ABSeX LJ)3!Q/:
}O>IPRZ Ik,w3 }*P* 目录
D|S)/o6 第1章 时间分辨光谱技术导论
6Q`ce!~$ 1.1 时间分辨光谱概述
*rbayH 1.1.1 时间分辨简介
u
Qj#U
m8 1.1.2 飞秒化学
)SQ g 1.2 量子波包
H!A^ MI 1.2.1 量子力学波包
H(X~=r 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
m/ukH{H1% 1.2.3 波包再现结构
] *Hz' 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
t_N
`e(V 1.2.5 波包的产生
4$J/e?i 1.2.6 波包运动的实验测量方法
Q-0[l/A}a 1.2.7 波包测量实例分析
@s/ qOq? 1.3 密度矩阵表示
MqpoS 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
HP8pEo0Y 1.3.2 密度算符与密度矩阵
4[#.N
3Y4* 1.3.3 纯态和混合态
,Q:dAe[ZsX 1.3.4 混合态的密度矩阵
7KEGTKfW 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
oacY-& 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
-(2-zznZ 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
nYe}d! 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
7%<jZ= 参考文献
HaSH0eTw 第2章 分子光谱学基础
+`+a9+= 2.1 光谱的量子本性
p-}:7CXP 2.1.1 一维谐振子的波函数
%`TLs^ 2.1.2 角动量的量子化特征
nGf@zJDb 2.2 轨道与电子态
[brrziZ 2.2.1 原子轨道与电子态
3ty){#: 2.2.2 分子轨道与电子组态
`+6HHtF 2.3 分子对称性与分子点群
U".-C`4v 2.4 电子跃迁与光谱
#=tWCxf= 2.4.1 分子的光吸收
r
{8 2.4.2 跃迁矩
Xnh1pwDhe< 2.5 光谱跃迁选择定则
v:>P;\]r9M 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
#-W5$1 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
=Dz[|$dV 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
pI!55w| 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
4{R` 2.6 激发态性质
'*k\IM{h 2.6.1 激发态表示方法
ob;oxJ@[c 2.6.2 激发态寿命
Bb o* 2.6.3 激发态能量
\Q$);:=qQ 2.6.4 溶剂效应
[q@%)F 2.6.5 无辐射跃迁过程
vZxy9Wmc 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
okv7@8U#p 参考文献
@|@43}M]C- 第3章 飞秒激光技术
ieI-_]|[ 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
joG>=o 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
..t=Y# 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
BpC Sf.zZ 3.2.2 克尔透镜锁模原理
"&%Hb's 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
g :EU\ 3.2.4 激光器锁模运转特性
_H,RcpyJ 3.2.5 色散与色散补偿
1K`A.J:Uy 3.3 啁啾脉冲放大器
H1]\B: 3.3.1 展宽器与压缩器
fwEi//1 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
%F~
dmA#: 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
:NLN xK 3.4 非线性光学频率变换
"xOeBNRjV 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
V6k9L*VP 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
ka*UyW} 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
D8ly8]H 3.4.4 频率变换装置实例介绍
:-Pj )Y{I 参考文献
tu'M YY 第4章 非线性光谱学基础
liTr3T`,V 4.1 密度算符
u;!Rv E8N 4.1.1 纯态的密度算符
!8g
y)2 4.1.2 密度算符的时间演化
D6t]E)FH 4.1.3 统计平均的密度算符
h2>0#Vp3j 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
:q=OW1^k^ 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
5f5ZfK3<i 4.1.6 退位相
4!jHZ<2Z 4.1.7 各种表示的层级结构
2XtQ"`) 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
*pMA
V[^ 4.2 微扰展开
NEk [0 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
3Z0\I\E 4.2.2 时间演化算符
rXPXO=F1/ 4.2.3 相互作用表象
>MT)=4
9q 4.2.4 备注:Heisenberg表象
v4$,Vt:7 4.2.5 波函数的微扰展开
`9-Zg??8r 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
wOOPWwk 4.2.7 非线性光学简介
b ~gF,^w 4.2.8 非线性极化强度
`Nn?G 4.3 双边Feynman图
7r>W r# 4.3.1 Liouville路径
W}RR_Gu 4.3.2 时序和准冲击极限
5 %Gf?LyO 4.3.3 旋转波近似
0YL0Oa+7 4.3.4 相位匹配
#k)\e;,X 参考文献
=S,<yQJ 第5章 非线性光谱学原理及其应用
U4gwxK 5.1 非线性光谱学
${wE5^ky 5.1.1 线性光谱学
WQx;tX 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
W=?87PkJu 5.1.3 量子拍光谱学
ks D1NB;9 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
Vd4osBu{fY 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
%*OJRL` 5.2.1 线性响应
JyO lVs<T 5.2.2 非线性响应
OT i3T1& 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
"puz-W'n 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
Xdt+\}\ 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
}3 }=tN5 5.3.2 Brown振子模型
&/9oi_r%r 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
CCO g1X_ 5.4.1 单跃迁的二维光谱
27:x5g? 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
j&.BbcE45 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
{9
O`/| 参考文献
Z&,}Fgl!F 第6章 二维红外光谱
=*jcO119L 6.1 简介
-e>)yM `i 6.1.1 二维红外光谱定义
Qs:r@"hE 6.1.2 二维红外光谱的用途
u#~!%~ 6.2 二维红外光谱原理
:8rCCop
Uv 6.3 二维红外光谱实验
_ GSw\r 6.3.1 飞秒红外激光
光源 3G^Ed)JvE 6.3.2 二维红外光谱仪
t;Om9 6.3.3 二维红外光谱图
N &=2 / 6.4 二维红外光谱的应用
+ctv]'P_ 6.4.1 快速动态变化
#1@~w}Dh 6.4.2 分子结构
/&7Yi_]r 6.4.3 分子间相互作用
g/p
}r. 6.5 展望
~py0Vx,F 参考文献
->=++ 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 ,np`:fBMy 7.1 二维光谱原理
0h4}RmS 7.2 二维可见光谱实验装置
+;;%Atgn 7.3 数据采集及计算
~b0qrjF;O 7.4 理论
S8m&Rj3O& 7.5 实验结果与讨论
o[hP&9>q 7.5.1 实验
z D<9A6AB 7.5.2 理论模拟
Q%Q?q)x 7.6 二维电子光谱应用举例
&Q>'U6"% 附:三能级系统的三阶响应函数
yXg1N
N 参考文献
rJp6d :M
第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
2j1v.% 8.1 背景介绍
y#;VGf6lj 8.2 一维傅里叶变换谱
;bX
~4O&v+ 8.3 自由感应衰减
pIiED9 8.4 非线性响应
N'P,QiR,z< 8.5 信号辐射和传播
s$x] fO 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
)O C[;>F7 8.7 二维傅里叶变换谱
y4We}/-< 参考文献
:iB%JY Ad 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
@n*D>g 9.1 简介
&\|<3sd( 9.2 实验光路
fMPq 9.3 数据采集与计算
N09+id g 9.3.1 瞬态光谱动力学
g4a X 9.3.2 数据采集
G D{fXhgk 9.3.3 采集程序
pm@Z[g 9.4 超快实验光路调节技巧
A>%UYA 9.4.1 双镜法调节光路
%L>nXj 9.4.2 光程设定
R(N(@KC 9.4.3 延迟线
oV>AFs6 9.4.4 重合的调节
Sx9:$"3.X 9.4.5 光楔的使用
N 3p 7 0 9.4.6 偏振调节
I7z/GA\x 9.4.7 翻转镜的使用
Fi%W\Y' 9.5 超连续白光
*jw$d8q2 9.5.1 白光产生简介
DPQGh`J 9.5.2 白光产生条件
F%Umau*1 9.5.3 白光的色散与色差
tW"ptU^9) 9.6 实验检错
a&
aPBv1 9.7 其他测量方法
w<>6>w@GZ 9.7.1 锁相放大器
tr9Y1vxo{ 9.7.2 门积分平均器
i2a"J&,6O 9.7.3 电荷耦合器件
RG
r'<o ) 参考文献
*a,.E6C* 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
\*!%YTZ~ 10.1 方法简介
iSz@E&[X 10.2 数据矩阵的准备
3r:)\E+Q_ 10.3 奇异值分解的计算
a05:iFoJ 10.4 组分的选择方法
:CST!+)o 10.5 物理模型的建立
J*~2:{=% 10.6 全局拟合
,x"yZ 参考文献
yb{{ z@ 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
*RbOQ86vP 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
vs])%l%t 11.1.1 线性偏振光激发
p/WH#4Xdr 11.1.2 自然光激发
LF)a"Sh 11.2 瞬时和稳态各向异性
l9NOzAH3 11.2.1 瞬时各向异性
a$zm/ 11.2.2 稳态各向异性
MRg\FR2>1 11.3 各向异性的加和法则
2C33;?M 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
`TD%M`a 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
Prb_/B Dd 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
4 ^~zN"6] 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
%f_OP$;fc 11.6 转动布朗运动效应
A6UdWK 11.6.1 自由转动
+.(}u ,:8 11.6.2 受阻转动
|Iok(0V 11.7 应用
O})u' 参考文献
:O'C:n<g 第12章 超快荧光测量技术
E7NbPNd 12.1 超快荧光测量技术简介
yg-FJ/
12.2 荧光上转换技术
Dj
]Hgg 12.2.1 相位匹配
ZA_zKJ[[7 12.2.2 光谱带宽与群速失配
AJ?}Hel[0 12.2.3 荧光上转换实验
}y-;>i#m=g 12.3 光克尔门技术
Z"n'/S:q 12.3.1 光克尔荧光技术原理
R2Rstk 12.3.2 光克尔荧光技术实验
cbu nq" 12.4 荧光非共线光参量放大技术
`mKlv~$1^ 12.4.1 光参量放大基本原理
h%1~v$W` 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
;Up'~BP( 12.4.3 数据采集系统
eC^0I78x 12.4.4 荧光收集系统
8>VI$
12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
SGBVR ^ 12.5.1 影响光谱增益的因素
\at-"[. 12.5.2 理论与实验的对比
3KZ
y
H 12.5.3 光谱失真的解决方法
])QO% 参考文献
4kaE}uKU 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
@!":(@3[ 13.1 飞秒激光脉冲
R?bn,T> 13.1.1 激光脉冲的数学表示
KcmDF4C2 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
4C,kA+P 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
Z[})40[M 13.1.4 载波位相
T\2) $ 13.1.5 相速和群速
<;z[+6T 13.1.6 波前及波前倾斜
Esz1uty 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
L_Y9+
e 13.2.1 自相关方法
!v-w6WG" 13.2.2 频率分辨光学开关方法
D%;wVnUw 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
rw5#e.~V 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
oN[Fz a> 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
1Nl&4 YLO 13.3.2 波前倾斜测量
/63W\ 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
"M9TB. O 参考文献
Ws^+7u 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
XN~#gm#
14.1 引言
^e aRgNz 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
` $.X [\*U 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
%z-dM` i 14.3.1 高压气体拉曼频移池
ZRXI?Jr% 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
C!ZI&cD9
14.4 红外探测光源
HUU >hq9 14.4.1 一氧化碳激光器
4Q$j]U&b 14.4.2 红外单色仪定标
aQ!9#d_D 14.5 信号探测及数据采集系统
pAJ=f}",]E 14.6 数据采集系统的改进
iO%Zd[ 14.7 温度定标
gro7*< 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
~:/%/-^ 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
ilDJwZg# 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
->&BcPLn 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
Xzx[C_G 参考文献
A$9q!Ui#d 第15章 噪声与微弱信号测量
ERp:EZ' 15.1 信噪比
i(M(OR/4 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
q3c*<n g# 15.3 随机噪声
@@xO+$6 15.3.1 随机噪声的正态分布
~a'nHy1 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
K,x$c % 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
&Q'\WA' 15.3.4 等效噪声带宽
tSEA999 15.4 电子仪器的固有噪声
sTKab
: 15.4.1 热噪声
-@%t"8 15.4.2 温漂的影响
Y)'!'J 15.4.3 散粒噪声
=gW"#ZjL){ 15.4.4 接触噪声
gf:vb*#Wa 15.4.5 放大器级联时的噪声
s~'9Hv9 15.5 外部干扰噪声及其抑制
?*CRa$_I| 15.5.1 外部干扰的途径
<WM -@J(1 15.5.2 传导干扰的抑制
}x:\69$ 15.5.3 公共阻抗耦合干扰的抑制
Jq#[uX 15.5.4 空间耦合干扰的抑制
*4|9&PNLE 15.6 相敏检测技术
PzIy">plm 15.7 纳秒量级时间分辨实验中电磁干扰屏蔽举例
ijvNmn1k 参考文献
t*o7,
第16章 接口及计算机控制简介
\#
7@a74 16.1 常用仪器通信接口
jmRhAJV 16.1.1 串行接口
@kwLBAK}@ 16.1.2 并行接口
5+y@ ]5&g 16.1.3 GPIB/IEEE488接口
Q8 -3RgAw 16.1.4 Ethernet接口
D8k*0ei& 16.1.5 USB接口
Vn)%C_-]A 16.2 常用仪器控制编程
软件 d>YmKTk" 16.2.1 Visual C
x
HY+q; 16.2.2 Visual Basic
nped 16.2.3 LabVIEW
NV&;e[z 16.3 常用接口编程示例
v]66.- 16.3.1 Visual Basic串口编程
jVX._bEGX 16.3.2 Visual Basic并口编程
!$D&6M|C8l 16.3.3 LabVIEW串口编程
G5!|y#T 16.3.4 LabVIEW GPIB编程
vAi"$e 参考文献