超快雷射光譜原理與技術基礎

《超快雷射光譜原理與技術基礎》是2013年出版的一本圖書，作者是翁羽翔。本書系統地介紹了超快光譜研究所涉及的理論基礎和實驗技能。

基本介紹

• 作者：翁羽翔
• ISBN：9787122160102
• 頁數：456
• 定價：128.00元
• 出版時間：2013-7

內容介紹

全書共16章，主要內容包括：時間分辨光譜的歷史和進展，分子光譜學基礎，飛秒雷射技術，非線性光譜學基礎、原理及其套用，二維光譜實驗及套用，飛秒瞬態吸收光譜技術及數據分析方法，螢光偏振及各向異性原理，超快螢光測量技術，飛秒雷射脈衝性質表征方法，脈衝升溫-納秒時間分辨中紅外瞬態吸收光譜，雷射光譜實驗中噪聲與微弱信號測量以及計算機接口技術。

本書可作為從事時間分辨光譜研究科技人員的參考書，尤其適合進入該領域的研究生。書中對光譜學一些基本概念的闡述及光學實驗技能的介紹也適合本科高年級學生。

目錄信息

第1章　時間分辨光譜技術導論

1.1　時間分辨光譜概述

1.1.1　時間分辨簡介

1.1.2　飛秒化學

1.2　量子波包

1.2.1　量子力學波包

1.2.2　里德堡(Rydberg)態波包

1.2.3　波包再現結構

1.2.4　波包的製備與激發光脈寬

1.2.5　波包的產生

1.2.6　波包運動的實驗測量方法

1.2.7　波包測量實例分析

1.3　密度矩陣表示

1.3.1　相干態的密度矩陣表示

1.3.2　密度算符與密度矩陣

1.3.3　純態和混合態

1.3.4　混合態的密度矩陣

1.4　飛秒光相干振動激發的唯象處理

1.5　低頻振動相干態衝擊受激拉曼散射實驗測量及理論分析

1.5.1　相干態衝擊受激拉曼散射泵浦-探測實驗測量

1.5.2　相干態衝擊受激拉曼散射實驗結果的理論分析

參考文獻

第2章　分子光譜學基礎

2.1　光譜的量子本性

2.1.1　一維諧振子的波函式

2.1.2　角動量的量子化特徵

2.2　軌道與電子態

2.2.1　原子軌道與電子態

2.2.2　分子軌道與電子組態

2.3　分子對稱性與分子點群

2.4　電子躍遷與光譜

2.4.1　分子的光吸收

2.4.2　躍遷矩

2.5　光譜躍遷選擇定則

2.5.1　原子的電子躍遷選擇定則

2.5.2　分子的電子態躍遷選擇定則

2.5.3　電子態躍遷中的振動躍遷選擇定則

2.5.4　純振動、轉動躍遷選擇定則

2.6　激發態性質

2.6.1　激發態表示方法

2.6.2　激發態壽命

2.6.3　激發態能量

2.6.4　溶劑效應

2.6.5　無輻射躍遷過程

2.6.6　激發態反應的Kasha規則

參考文獻

第3章　飛秒雷射技術

3.1　飛秒脈衝雷射器的發展

3.2　克爾透鏡鎖模摻鈦藍寶石飛秒雷射振盪器

3.2.1　摻鈦藍寶石晶體的性質

3.2.2　克爾透鏡鎖模原理

3.2.3　鈦寶石雷射器諧振腔

3.2.4　雷射器鎖模運轉特性

3.2.5　色散與色散補償

3.3　啁啾脈衝放大器

3.3.1　展寬器與壓縮器

3.3.2　啁啾脈衝放大器工作原理與結構

3.3.3　啁啾脈衝放大器實例介紹

3.4　非線性光學頻率變換

3.4.1　近紅外波段共線光參量放大

3.4.2　可見光波段非共線光參量放大

3.4.3　如何獲得紫外、中紅外波段的飛秒脈衝

3.4.4　頻率變換裝置實例介紹

參考文獻

第4章　非線性光譜學基礎

4.1　密度算符

4.1.1　純態的密度算符

4.1.2　密度算符的時間演化

4.1.3　統計平均的密度算符

4.1.4　二能級系統密度矩陣的時間演化：無微擾情形

4.1.5　Liouville表示下的密度算符

4.1.6　退位相

4.1.7　各種表示的層級結構

4.1.8　二能級系統密度矩陣的時間演化：光學Bloch方程

4.2　微擾展開

4.2.1　動機：非微擾展開的局限

4.2.2　時間演化算符

4.2.3　相互作用表象

4.2.4　備註：Heisenberg表象

4.2.5　波函式的微擾展開

4.2.6　密度矩陣的微擾展開

4.2.7　非線性光學簡介

4.2.8　非線性極化強度

4.3　雙邊Feynman圖

4.3.1　Liouville路徑

4.3.2　時序和準衝擊極限

4.3.3　旋轉波近似

4.3.4　相位匹配

參考文獻

第5章　非線性光譜學原理及其套用

5.1　非線性光譜學

5.1.1　線性光譜學

5.1.2　三能級系統的泵浦-探測光譜學

5.1.3　量子拍光譜學

5.1.4　雙脈衝光子回波光譜學

5.2　退相位的微觀理論：光譜線型的Kubo隨機理論

5.2.1　線性回響

5.2.2　非線性回響

5.2.3　三脈衝光子回波光譜學

5.3　退位相的微觀理論：Brown振子模型

5.3.1　含時哈密頓量的時間演化算符

5.3.2　Brown振子模型

5.4　二維光譜儀：三階回響函式的直接測量

5.4.1　單躍遷的二維光譜

5.4.2　一組耦合振子的二維紅外光譜

5.4.3　弱耦合振動態的激子模型

參考文獻

第6章　二維紅外光譜

6.1　簡介

6.1.1　二維紅外光譜定義

6.1.2　二維紅外光譜的用途

6.2　二維紅外光譜原理

6.3　二維紅外光譜實驗

6.3.1　飛秒紅外雷射光源

6.3.2　二維紅外光譜儀

6.3.3　二維紅外光譜圖

6.4　二維紅外光譜的套用

6.4.1　快速動態變化

6.4.2　分子結構

6.4.3　分子間相互作用

6.5　展望

參考文獻

第7章　二維電子態相干光譜原理、實驗及理論模擬

7.1　二維光譜原理

7.2　二維可見光譜實驗裝置

7.3　數據採集及計算

7.4　理論

7.5　實驗結果與討論

7.5.1　實驗

7.5.2　理論模擬

7.6　二維電子光譜套用舉例

附：三能級系統的三階回響函式

參考文獻

第8章　二維飛秒時間分辨光譜概論

8.1　背景介紹

8.2　一維傅立葉變換譜

8.3　自由感應衰減

8.4　非線性回響

8.5　信號輻射和傳播

8.6　密度矩陣方法及雙邊費曼圖

8.7　二維傅立葉變換譜

參考文獻

第9章　飛秒瞬態吸收光譜及常規光路調節技術

9.1　簡介

9.2　實驗光路

9.3　數據採集與計算

9.3.1　瞬態光譜動力學

9.3.2　數據採集

9.3.3　採集程式

9.4　超快實驗光路調節技巧

9.4.1　雙鏡法調節光路

9.4.2　光程設定

9.4.3　延遲線

9.4.4　重合的調節

9.4.5　光楔的使用

9.4.6　偏振調節

9.4.7　翻轉鏡的使用

9.5　超連續白光

9.5.1　白光產生簡介

9.5.2　白光產生條件

9.5.3　白光的色散與色差

9.6　實驗檢錯

9.7　其他測量方法

9.7.1　鎖相放大器

9.7.2　門積分平均器

9.7.3　電荷耦合器件

參考文獻

第10章　奇異值分解及全局擬合數據處理方法

10.1　方法簡介

10.2　數據矩陣的準備

10.3　奇異值分解的計算

10.4　組分的選擇方法

10.5　物理模型的建立

10.6　全局擬合

參考文獻

第11章　螢光的偏振性與螢光發射的各向異性

11.1　螢光偏振狀態的表征（偏振比和發射各向異性)

11.1.1　線性偏振光激發

11.1.2 　自然光激發

11.2　瞬時和穩態各向異性

11.2.1　瞬時各向異性

11.2.2　穩態各向異性

11.3　各向異性的加和法則

11.4　發射各向異性與發射躍遷矩角分布之間的關係

11.5　分子固定不動取向隨機分布的情形

11.5.1　吸收躍遷矩和發射躍遷矩相互平行的情形

11.5.2　吸收躍遷矩和發射躍遷矩非平行的情形

11.6　轉動布朗運動效應

11.6.1　自由轉動

11.6.2　受阻轉動

11.7　套用

參考文獻

第12章　超快螢光測量技術

12.1　超快螢光測量技術簡介

12.2　螢光上轉換技術

12.2.1　相位匹配

12.2.2　光譜頻寬與群速失配

12.2.3　螢光上轉換實驗

12.3　光克爾門技術

12.3.1　光克爾螢光技術原理

12.3.2　光克爾螢光技術實驗

12.4　螢光非共線光參量放大技術

12.4.1　光參量放大基本原理

12.4.2　螢光光參量放大系統的基本構成

12.4.3　數據採集系統

12.4.4　螢光收集系統

12.5　螢光放大光譜的失真與矯正

12.5.1　影響光譜增益的因素

12.5.2　理論與實驗的對比

12.5.3　光譜失真的解決方法

參考文獻

第13章　飛秒雷射脈衝性質表征方法

13.1　飛秒雷射脈衝

13.1.1　雷射脈衝的數學表示

13.1.2　脈衝波形與脈衝寬度

13.1.3　色散、啁啾及其對脈衝寬度的影響

13.1.4　載波位相

13.1.5　相速和群速

13.1.6　波前及波前傾斜

13.2　雷射脈衝脈寬測量方法

13.2.1　自相關方法

13.2.2　頻率分辨光學開關方法

13.2.3　光譜位相相干電場重建方法

13.3　脈衝雷射載波位相及波前傾斜測量

13.3.1　光譜干涉儀及載波位相的測量

13.3.2　波前傾斜測量

13.3.3　非共線光參量放大的相速、群速匹配條件

參考文獻

第14章　脈衝升溫-納秒時間分辨中紅外瞬態吸收光譜

14.1　引言

14.2　溶劑水(重水)的脈衝升溫

14.3　納秒脈衝升溫典型雷射光源介紹

14.3.1　高壓氣體拉曼頻移池

14.3.2　Ho：YAG脈衝雷射器

14.4　紅外探測光源

14.4.1　一氧化碳雷射器

14.4.2　紅外單色儀定標

14.5　信號探測及數據採集系統

14.6　數據採集系統的改進

14.7　溫度定標

14.8　紅外實驗蛋白樣品處理方法

14.9　脈衝升溫-時間分辨中紅外瞬態吸收光譜套用實例

14.9.1　細胞色素C熱穩定性研究

14.9.2　二硫鍵異構酶（DsbC）生物學異常活性研究

參考文獻

第15章　噪聲與微弱信號測量

15.1　信噪比

15.2　噪聲的種類、來源以及相應的減噪措施

15.3　隨機噪聲

15.3.1　隨機噪聲的常態分配

15.3.2　典型隨機噪聲的頻譜特性

15.3.3　噪聲的時域特性：脈衝噪聲、起伏噪聲

15.3.4　等效噪聲頻寬

15.4　電子儀器的固有噪聲

15.4.1　熱噪聲

15.4.2　溫漂的影響

15.4.3　散粒噪聲

15.4.4　接觸噪聲

15.4.5　放大器級聯時的噪聲

15.5　外部干擾噪聲及其抑制

15.5.1　外部干擾的途徑

15.5.2　傳導干擾的抑制

15.5.3　公共阻抗耦合干擾的抑制

15.5.4　空間耦合干擾的抑制

15.6　相敏檢測技術

15.7　納秒量級時間分辨實驗中電磁干擾禁止舉例

參考文獻

第16章　接口及計算機控制簡介

16.1　常用儀器通信接口

16.1.1　串列接口

16.1.2　並行接口

16.1.3　GPIB/IEEE488接口

16.1.4　Ethernet接口

16.1.5　USB接口

16.2　常用儀器控制編程軟體

16.2.1　Visual C

16.2.2　Visual Basic

16.2.3　LabVIEW

16.3　常用接口編程示例

16.3.1　Visual Basic串口編程

16.3.2　Visual Basic並口編程

16.3.3　LabVIEW串口編程

16.3.4　LabVIEW GPIB編程

參考文獻