本书作者为国际知名学者，长期在非线性光学领域从事基础与前沿性研究.本书主要描述强相干光辐射与物质相互作用过程中的各种非线性光学效应，包括它们产生的物理原理、实验技术、新近研究成果，以及在现代科学技术发展中的独特应用.主要内容有:三阶和三阶非线性混频效应，强光引起的感应折射率变化、自聚焦、自散焦、相位自调制和光谱自加宽效应，强光受激散射效应，非线性光谱学效应，光学相位共辄效应，瞬态相干光学效应，多光子吸收和激发效应，以及时间和空间光学孤子效应和应用等.本书具有概念描述清楚、公式推导简洁、理论与实验并重，以及图文并茂等特点。
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前言
第1章 强光光学导论 1
1.1强光光学的学科定义 1
1.2强激光与物质相互作用的主要特点 3
1.3强光光学效应的应用价值和科学意义 6
1.4描述强光光学效应的两种理论体系 8
第2章 非线性电极化过程的基础知识 10
2.1光学介质的非线性感应电极化效应 10
2.2介质产生感应电极化的物理机制 13
2.3非线性电极化率的张量表现形式 14
2.4非线性电极化率的基本性质 16
2.5非线性电极化作用下的耦合波动方程 19
参考文献 22
第3章 二阶非线性（三波）混频效应 24
3.1光学二次谐波效应 24
3.1.1二次谐波产生的量子图像描述 24
3.1.2二次谐波的半经典理论定量描述 25
3.1.3产生二次谐波的工作物质 29
3.1.4产生二次谐波的实验装置 32
3.2光学和频与差频效应 34
3.2.1光学和频效应 34
3.2.2光学差频效应 35
3.2.3光学和频与差频产生的实验装置 36
3.3光学参量放大与振荡敖应 37
3.3.1光学参量效应的物理描述 37
3.3.2光学参量放大和振荡条件的推导 38
3.3.3光学参量放大器和振荡器实验系统 40
参考文献 44
第4章 三阶非线性（四波）混频效应 46
4.1四波混频（四光子参量作用）的几种方式 46
4.2光学三次谐波的产生 48
4.2.1三次谐波效应的非线性电极化理论描述 48
4.2.2实现三次谐波相位匹配的方法 51
4.2.3三次谐波产生的共振增强 52
4.2.4产生三次谐波及和频幅射的介质和装置 54
4.3拉曼共振增强的四波混频 56
4.3.1相干斯托克斯与反斯托克斯环状辐射的产生 56
4.3.2两拉曼差频光束成微小角度入射的情况 58
4.4非共振四光子参量作用 59
4.4.1部分简并四光子参量作用 59
4.4.2简并四光子参量作用 61
参考文献 62
第5章 强光引起的折射率变化 65
5.1线性光学中对折射率的描述 65
5.2非线性光学中对折射率的描述 67
5.3双光束入射引起的折射率变化 69
5.4双光子共振引起的折射率增强变化 70
5.5拉曼共振引起的折射率增强变化 72
5.6折射率感应变化的物理机制 73
5.6.1引起折射率变化的不同物理机制 73
5.6.2分子再取向克尔效应引起折射率变他的表示式 75
5.6.3 电致伸缩效应导致的折射率变化的表示式 77
5.6.4感应折射率变化的时间特性 78
5.7二阶非线性电极化过程导致的折射率耦合变化（光频泡克耳斯效应） 80
参考文献 84
第6章 强光自聚焦、自相位调制与光谱自加宽 85
6.1强光自聚焦的基本理论描述 85
6.1.1 自聚焦现象概述 85
6.1.2光束自陷的感应波导模型 88
6.1.3稳态自聚焦解析理论 89
6.1.4稳态自聚焦焦距的半经验公式 94
6.1.5动态自聚焦描述 94
6.2 自聚焦的直接观测实验 95
6.2.1 自聚焦光束多焦点结构的直接观测 95
6.2.2对超短脉冲产生多焦点自聚焦行为的模拟数值计算 100
6.3强光脉冲的自相位调制和频率啁啾效应 103
6.4强光脉冲的光谱自加宽效应 107
6.4.1准单色强光脉冲自调制导致的光谱自加宽 107
6.4.2 多频率组分脉冲拍频调制导致的光谱自加宽 108
6.5相干连续谱白光辐射之产生 111
6.5.1超短强光脉冲产生相干连续谱白光辐射 111
6.5.2用纳秒激光脉冲产生相干连续谱白光辐射 116
6.5.3相干连续谱白光辐射之应用 119
参考文献 120
第7章 强光受激散射效应 122
7.1光的散射现象概述 122
7.1.1光的散射现象的起因 122
7.1.2光的散射现象的分类 123
7.1.3光的受激散射与普通的发散射间的区别 125
7.2受激拉曼散射理论 126
7.2.1拉曼散射过程的量子理论图像 126
7.2.2拉曼散射过程的量子理论描述 128
7.2.3 自发和受激拉曼散射概率表示式 131
7.2.4受激拉曼散射增益系数和阈值条件 133
7.3受激拉曼散射实验规律性 136
7.3.1实骏装置和散射介质 136
7.3.2受激拉曼散射过程中的四波混频 138
7.3.3拉曼共振增强的自聚焦效应 143
7.4 自旋反转、电子、纯转动跃迁受激拉曼散射 147
7.4.1 自旋反转受激拉曼散射 147
7.4.2电子跃迁受激拉曼散射 150
7.4.3纯转动跃迁受激拉曼散射 153
7.5受激布里渊散射效应 154
7.5.1 自发和受激布里渊散射的物理图像 154
7.5.2受激布里渊散射的理论 156
7.5.3受激布里渊散射(SBS)的实验研究 163
7.6受激克尔散射效应 168
7.6.1有关光频克尔效应的背景知识 168
7.6.2受激瑞利翼散射 169
7.6.3超宽带受激散射现象的发现 170
7.6.4克尔散射的物理模型 172
7.6.5克尔散射的截面 174
7.6.6受激克尔散射的增益和阈值条件 177
7.6.7实验结果与理论的比较 179
7.7受激瑞利布拉格散射效应 184
7.7.1效应发现的背景 184
7.7.2受激瑞利布拉格散射的物理模型 184
7.7.3受激瑞利布拉格散射产生的阈值条件 185
7.7.4受激瑞利布拉格散射的实验特性 187
7.8受激米氏散射效应 189
参考文献 192
第8章光学相位共轭效应 197
8.1相位共轭波的定义和功用 197
8.1.1频率简并与非简并的相位共轭波场 197
8.1.2相位共轭波的特殊功用 198
8.2利用四波混频产生后向相位共轭波 200
8.2.1利用简并四波混频产生后向共轭波 200
8.2.2简并四波混频产生后向共轭波的两种物理解释 203
8.2.3利用部分简并四波混频产生后向共轭波 205
8.3利用四波和三波混频产生前向相位共轭波 206
8.3.1利用四波混频产生前向共轭波 206
8.3.2剩用三波混频产生前向共轭波 208
8.4利用四波混频产生相位共轭波的实验研究 210
8.4.1简并四波混频产生后向共轭波 210
8.4.2部分简并四波混频产生后向共轭波 214
8.5利用后向受激散射产生相位共轭波 215
8.5.1后向受激散射相位共轭特性的实验发现 215
8.5.2后向受激散射相位共轭特性的实验表征 216
8.5.3后向受激散射具有相位共轭特性的物理解释 ．220
8.5.4后向受激散射相位共轭特性的数学描述 221
8.6利用后向激光发射产生相位共轭波 225
8.6.1后向激光发射相位共轭特性的发现和物理解释 225
8.6.2后向激光发射相位共轭特性的实验特征 226
8.7光学相位共轭技术的应用 231
8.7.1相位共轭技术在特种激光器系统中的应用 231
8.7.2相位共轭技术在高比特速率远距离光纤通信系统中的应用 232
参考文献 238
第9章 非线性光谱学效应 240
9.1限制光谱分辨率之诸因素 240
9.1.1传统光谱分光仪器的仪器宽度 241
9.1.2气体样品的谱线多普勒加宽 241
9.1.3气体样品的谱线压力（碰撞1加宽 242
9.1.4渡越加宽影响 243
9.1.5谱线的二次（横向1多普勒效应加宽 243
9.1.6反冲加宽和光场斯塔克加宽 244
9.1.7入射激光谱线宽度之影响 245
9.2饱和吸收光谱学效应 245
9.2.1效应概述 245
9.2.2基本理论考虑 248
9.2.3实验研究简述 250
9.2.4交叉耦合饱和吸收光谱效应 253
9.3双光子吸收光谱学效应 255
9.3.1效应概述 255
9.3.2有关2PA的基本理论描述 257
9.3.3有关实验结果 259
9.4相干拉曼和四波混频光谱学效应 262
9.4.1效应概述 262
9.4.2 相干反斯托克斯拉曼光谱学(CARS)效应 263
9.4.3 拉曼感应克尔效应光谱学(RIKES)效应 268
9.4.4拉曼增益光谱学(RGS)和反拉曼光谱学(IRS)效应 270
9.5激光偏振光谱学效应 273
9.5.1效应概述 273
9.5.2消多普勒加宽饱和吸收偏振光谱学效应 273
9.5.3偏振CARS光谱学效应 276
9.5.4偏振标定分子光谱学效应 278
参考文献 280
第10章 瞬态相干光学效应 282
10.1瞬态相干作用的定义和特点 282
10.2 自感透明效应 283
10.2.1 2兀脉冲的定义和自感透明 283
10.2.2 2兀脉冲的形状和速度 286
10.2.3 自感透明的实验 289
10.3光子回波效应 291
10.3.1光子回波现象 291
10.3.2光子回波的理论描述 293
10.3.3光子回波的实验 297
10.4光学章动效应 299
10.4.1现象概述 299
10.4.2布洛赫(Bloch)方程的建立 301
10.4.3瞬态相干辐射场方程 304
10.4.4光学章动的实验研究 306
10.5光学自由感应衰减效应 308
参考文献 311
第11章 光学时间孤子 314
11.1形成时间孤子的条件 314
11.1.1群速度和群速度色散(GVD) 314
11.1.2石英玻璃光纤的折射率和群速度色散 315
11.1.3在非线性介质中GVD效应和自相位调制效应之间的平衡 316
11.2时间孤子的基本性质 318
11.2.1非线性色散介质中光传输满足的波动方程 318
11.2.2光纤系统中非线性波动方程的时间孤子解 319
11.2.3光纤中产生时间孤子效虚的实验证明 321
11.2.4在n：<0并具有正GVD的介质中孤子型脉冲的形成 322
11.2.5 时间孤子在光纤中的长距离传输 323
11.3时间孤子的自变窄和自频移效应 325
11.3.1高阶时间孤子在经过短光纤后的自变窄效应 325
11.3.2 由拉曼增益引起的时间孤子的自频移效应 326
11.4光纤孤子激光器 329
11.4.1 时间孤子激光器的工作原理 329
11.4.2孤子激光器的初始设计 329
11.4.3稀土离子掺杂光纤孤子激光器 330
11.4.4光纤拉曼孤子激光器 333
参考文献 335
第12章 光学空间孤子 338
12.1光学空间孤子的定义 338
12.2空间亮孤子的产生 338
12.2.1空间孤子在三阶非线性介质中的形成 339
12.2.2空间孤子在二阶非线性介质中的形成 341
12.2.3空间孤子在液晶介质中的形成 342
12.2.4空间孤子在光折变介质中的形成 344
12.3空间暗孤子的形成 346
12.4空间孤子的相互作用及应用 351
12.4.1在三阶非线性介质中空间孤子的相互作用 351
12.4.2在二阶非线性晶体中空间孤子的相互作用 353
12.4.3在光折变介质中的空间孤子相互作用 355
参考文献 357
第13章 多光子激发过程和应用 360
13.1多光子吸收过程的基本描述 360
13.1.1多光子吸收过程的原理 360
13.1.2强光束在介质中传播时的衰减公式 362
13.1.3分子双光子吸收截面的理论表述 363
13.2多光子吸收材料 363
13.2.1多光子吸收材料简述 363
13.2.2多光子吸收材料的种类 364
13.3多光子吸收介质的非线性光学特性 367
13.3.1多光子激发波长的选择 367
13.3.2高散波长双（多1光子吸收截面测量 368
13.3.3影响吸收截面测量结果的诸因素 369
13.3.4双（多）光子吸收光谱分布之测量 373
13.3.5双f多）光子吸收导致的荧光发射特性 375
13.4多光子激发技术的应用 377
13.4.1 多光子泵浦之频率上转换激光发射 377
13.4.2基于多光子吸收的光学限幅 382
13.4.3基于多光子吸收原理的光学稳定和光学整形 386
13.4.4基于多光子吸收的光学三维数据存储 389
13.4.5基于双光子聚合原理的光学微制作 393
参考文献 395
第14章 非线性电极化率的详尽理论 399
14.1密度矩阵和相互作用能 399
14.1.1密度矩阵的基本方程 399
14.1.2相互作用能的多极矩展开 401
14.2各阶电极化率的密度矩阵方法求解 404
14.2.1密度矩阵方程的逐次求解 404
14.2.2各阶电极化率张量元的解析表示式 407
14.3非线性电极化率的主要性质 411
14.3.1局部场修正 411
14.3.2空间对称性 413
14.3.3互换对称性和时间反演对称性 416
14.4非线性电极化率的共振增强性质 419
14.4.1 -阶和二阶电极化率共振增强效应 419
14.4.2三阶电极化率的单光子共振增强 421
14.4.3三阶电极化率的双光子和频共振增强 421
14.4.4三阶电极化率的双光子差频共振增强 422
14.4.5相干反斯托克斯拉曼发射效应 423
14.4.6非线性电极化率量子力学表示式之适用性 424
参考文献 426
附录 427
附录1用于非线性光学的物理常数 427
附录2数值估算和单位制转换 427
附录3晶体和其他介质的线性电极化率张量元 430
附录4晶体的二阶非线性电极化率张量元 430
附录5晶体产生二次谐波的非线性电极化率张量元 432
附录6晶体和其他介质的三阶电极化率张量元 434
附录7晶体和其他介质的核贡献三阶电极化率张量元 437
附录8 2兀脉冲自感透明的公式推导 439
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