非线性光学课程教学大纲

《非线性光学》课程教学大纲

一、《非线性光学》课程说明

（一）课程代码：08131102

（二）课程英文名称：Non-linear Optics

（三）开课对象：应用物理学专业本科生

（四）课程性质：

非线性光学是应用物理学专业的专业选修课程之一，它是一门介于基础与应用之间的学科，随着实验与理论研究的深入，它几乎在所有科学领域中都获得广泛的应用。本课程除了讨论非线性光学的理论基础外，还主要介绍在非线性介质中产生的各类非线性光学现象，并且注意介绍与光通信及光电子有关的最新进展，是通信及其光学各专业学生必须具备的理论基础。

（五）教学目的：

了解有关非线性光学的基本现象及其物理描述，为学生今后在本领域或相关领域工作提供理论基础。

（六）教学内容：

本课程讲述了非线性光学的基本原理和概念。主要内容包括二阶和三阶的各种非线性光学现象，并介绍了在激光态非线性光学、光学双稳性、光学混沌、自聚焦、光孤子和全光开关等方面的最新发展和应用。

（七）学时数、学分数及学时数具体分配

学时数： 36学时

分数： 2 学分

学时数具体分配：

（八）教学方式

以课堂讲授为主要授课方式

（九）考核方式和成绩记载说明

考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。二、讲授大纲与各章的基本要求

第一章绪论

教学要点：

通过本章学习，使学生了解研究非线性光学的意义和非线性光学的发展史及发展趋势，知道非线性光学的应用领域。

1、了解研究非线性光学的意义。

2、了解非线性光学的发展及其发展趋势。

3、明确非线性光学的应用领域。

教学时数：2学时

教学内容：

第一节研究非线性光学的意义

第二节非线性光学的发展

第三节非线性光学的应用

考核要求：

1、非线性光学的分类（识记）

2、非线性光学的应用（领会）

第二章介质的非线性极化

教学要点：

要求学生掌握光在不同非线性介质中传播时波动方程，掌握极化率的定义、性质和物理意义，重点掌握极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率和吸收系数之间的关系。

1、理解各向异性非线性介质的时域、频域波方程。

2、理解各向同性非线性介质的时域、频域波方程。

3、掌握极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率和

吸收系数之间的关系。

4、掌握极化率的定义、性质和物理意义。

教学时数：4学时

教学内容：

第一节非线性介质的波方程

第二节非线性极化率

第三节 Kramers－Kronig色散关系

考核要求：

2.1非线性介质的波方程

2.1.1非线性介质的麦克斯韦方程（识记）

2.1.2各向异性非线性介质的时域、频域波方程（领会）

2.2非线性极化率

2.2.1电极化强度的对称性（领会）

2.2.2简并因子（应用）

2.3 Kramers－Kronig色散关系

2.3.1常见非线性光学过程的非线性极化率（识记）

2.3.2极化率实部和虚部的关系，以及与极化率实部和虚部相对应的折射率

和吸收系数之间的关系（领会）

第三章光学三波耦合过程

教学要点：

晶体介质的二阶非线性光学效应可以用慢变场振幅近似的三波耦合方程来描述。本章推导了这些方程，并在此基础上讨论几种典型的二阶非线性光学效应：光学倍频、和频、差频和参量过程。

1. 理解三波耦合方程。

2. 明确二阶非线性光学效应。

教学时数：4学时

教学内容

第一节三波耦合方程

第二节光学二次谐波

第三节光学和频、差频和参量过程

考核要求：

3.1三波耦合方程

3.1.1三波耦合方程（领会）

3.2光学二次谐波

3.2.1在小信号下得到的结论（识记）

3.2.2相位匹配技术（应用）

3.3光学和频、差频和参量过程

3.3.1光学和频与频率上转换（领会）

3.3.2光学差频和频率下转换（领会）

3.2.3光学参数放大与振荡（领会）

第四章光学四波耦合过程

教学要点：

通过学习，使学生掌握三阶非线性过程，了解三次谐波、四波混频和相位共轭的概念。

1.理解和掌握三次谐波。

2. 理解和掌握四波混频。

3.掌握光学相位共轭的定义。

教学时数：4学时

教学内容：

第一节三次谐波和四波混频

第二节光学相位共轭

考核要求：

4.1三次谐波和四波混频

4.1.1三阶非线性极化强度的表达式（识记）

4.1.2四波混频波方程（领会）

4.2光学相位共轭

4.2.1光学相位共轭的定义（识记）

4.2.2四波混频过程中的光学相位共轭（领会）

第五章非线性折射率效应

教学要点：

本章分别介绍自作用和互作用光克尔效应，讨论了光束传播中引起的自聚焦效应理论，以及相关的时间和空间自相位调制现象，最后介绍了基于自聚焦效应的测量介质非线性参数的单光束自扫描方法。

1.掌握光学克尔效应。

2.掌握光束自聚焦理论及相关的调制现象。

教学时数：8学时

教学内容：

第一节光学克尔效应

第二节光束的自聚焦

考核要求：

5.1光学克尔效应

5.1.1光学克尔效应的定义（识记）