非线性光学原理及应用

《非线性光学原理及应用》课程教学大纲

课程代码：090642004

课程英文名称：Nonlinear Optics Principle and Application

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0

适用专业：光学类各专业

大纲编写（修订）时间：2017.10

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

本课程是光信息科学与工程专业的一门选修专业课，通过本课程的学习，可以使学生掌握非线性光学的基本概念、基本理论和非线性光学效应以及这些效应产生的原因和过程规律，掌握光学测试技术的相关原理和方法，培养学生解决实际问题的能力。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：

1．掌握和理解非线性光学的基本概念和基本理论。

2．掌握和了解非线性光学效应以及这些效应产生的原因和过程规律。

3．了解非线性光学效应的应用。

4．具有抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和自学能力。

5．有综合运用所学知识分析和解决问题的能力

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1.基本知识：掌握非线性光学效应的一般知识，非线性光学效应产生的条件、物理机制等。

2.基本理论和方法：掌握和理解非线性光学的基本概念和基本理论。掌握和了解非线性光学效应以及这些效应产生的原因和过程规律。了解非线性光学效应的应用。。

3.基本技能:掌握产生和控制非线性光学效应的技能；具有抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和自学能力；有综合运用所学知识分析和解决问题的能力等。

（三）实施说明

1．教学方法：：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高理解物理概念、物理机制的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

2．教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

（四）对先修课的要求

本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程《物理光学》。

（五）对习题课、实践环节的要求

各章内容学习结束后，根据教材内容选择习题，布置习题作业，根据习题的完成质量，随堂讲解各章重点习题，期末总复习全面讲解。

（六）课程考核方式

1．考核方式：考查

2．考核目标：考核学生对非线性光学的物理概念、基本理论的掌握和理解。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。

（七）参考书目

《激光技术》，蓝信钜编，科学出版社，2000

《非线性光学》，李淳飞编，哈尔滨大学出版社，2005

二、中文摘要

本课程是光学类专业学生的一门选修的专业的课程。课程通过对非线性光学的物理概念和理论内容的讲授，使学生掌握非线性光学的基本概念、基本理论和非线性光学效应以及这些效应产生的原因和过程规律，掌握光学测试技术的相关原理和方法，培养学生解决实际问题的能力

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第1部分非线性光学效应概述

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

第1.1部分非线性光学的学科定义（讲课2学时）

具体内容:

1. 非线性光学的发展过程；

2. 线性光学的基本理论、基本规律；

3. 非线性光学的基本理论、基本规律及其产生的物理机制；

4. 非线性光学的学科定义；

重点:

非线性光学的基本理论、基本规律及其产生的物理机制

第1.2部分强光与物质相互作用的主要特性（讲课2学时）

具体内容:

1. 激光的特点；

2. 强光与物质相互作用的主要特性；

重点:

强光与物质相互作用的主要特性

第2部分非线性电极化效应理论基础

总学时(单位：学时):10 讲课:10 实验:0 上机:0

第2.1部分光学介质的非线性电极化效应（讲课5学时）

具体内容:

1. 线性极化。

2. 非线性极化。

3. 非线性电极化率。

4. 二次非线性效应。

重点:

非线性极化和二次非线性效应。

难点:

非线性电极化率。

第2.2部分非线性介质内强光相互作用的耦合波方程（讲课5学时）具体内容:

1. 非线性波动方程。

2. 耦合波方程。

3. 二次非线性效应中的三波耦合方程组。

4. 门莱－罗威（Manley－Rove）关系。

重点:

二次非线性效应中的三波耦合方程组和门莱－罗威（Manley－Rove）关系。难点:

耦合波方程。

第3部分光学倍频、混频效应

总学时(单位：学时):10 讲课:10 实验:0 上机:0

第3.1部分倍频光的产生和转换效率（讲课2学时）

具体内容:

1. 倍频光的产生。

2. 倍频光的转换效率。

第3.2部分位相匹配方法（讲课2学时）

具体内容:

掌握位相匹配技术。

第3.3部分位相匹配角的计算（讲课1学时）

具体内容:

掌握位相匹配角的计算方法。

第3.4部分位相匹配条件的物理图像（讲课1学时）

具体内容:

理解位相匹配条件的物理图像。

重点:

位相匹配条件的物理图像。

难点:

位相匹配条件的物理图像。