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非线性光子学:含义与应用

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:自21世纪初开始,“光子学”这一学科术语开始逐渐普遍地出现在科技文献、会议标题与众多图书中。尽管学术界至今对“光子学”未必有一致的理解或权威的定义,但它至少应包括以下两方面的专门含义。从这种意义上来说,有关这后一类效应的实验与理论研究,可属于“非线性光子学”的范畴。本书既包含了前一类传统非线性光学效应,也同样包含了强调光子本性的后一类效应。

非线性光子学:含义与应用

自21世纪初开始,“光子学”这一学科术语开始逐渐普遍地出现在科技文献会议标题与众多图书中。尽管学术界至今对“光子学”未必有一致的理解或权威的定义,但它至少应包括以下两方面的专门含义。首先,从广义上来说,“光子学”可以是泛指以激光为基础的各种现代光学应用,特别是有关激光在光电子学、光通信、光信息等领域内的应用;其次,从狭义上来说,“光子学”也可以是指从光场在本质上是量子化电磁场或光子统计集合的概念出发,而开展的现代光学基础研究与应用技术研究。

出现于20世纪60年代初,而基本定型于70年代的早期非线性光学,其基本内容包括了二阶非线性混频、三阶非线性混频、介质折射率感应变化以及基于这种折射率变化的新光学效应与应用等。借助于半经典理论框架下的介质非线性电极化理论,可以对所有上述这类非线性光学效应给出很好的解释与描述。然而,有必要指出的是,并非所有涉及强激光与物质相互作用的新光学效应,都能用非线性电极化理论加以完美解释。事实上,诸如受激拉曼散射效应、多光子吸收效应、多光子光电效应、多光子电离与离解效应等,只有采用光与物质作用的全量子理论,亦即充分强调光场的“光子”本性,才能对这一类效应给出确切的解释与描述。从这种意义上来说,有关这后一类效应的实验与理论研究,可属于“非线性光子学”的范畴。本书既包含了前一类传统非线性光学效应,也同样包含了强调光子本性的后一类效应。与此对应,在理论描述上,既充分利用了成熟的非线性电极化理论,也互补地阐述了辐射量子理论的基本概念与相应结果。(www.xing528.com)

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