美國南加州大學(xué)非線性光學(xué)課程介紹了非線性光學(xué)的原理、最常見的非線性現(xiàn)象及其應(yīng)用。課程涵蓋了以下主題：非簡(jiǎn)諧振子的非線性磁化率；Kramers-Kronig關(guān)系；張量；線性和非線性磁化率的空間對(duì)稱性；排列對(duì)稱性；有效非線性系數(shù)；和差頻產(chǎn)生；諧波發(fā)電；相位匹配和準(zhǔn)相位匹配；Manley-Rowe關(guān)系；克爾效應(yīng)；空間孤子；四波混頻；非線性脈沖傳播；受激拉曼散射(SRS)；相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)；電致伸縮；受激布里淵散射(SBS)；電光調(diào)制。我們接下來詳細(xì)說一下這門課期末考試的考點(diǎn)。

一、非線性光學(xué)考試考點(diǎn)解析

1、麥克斯韋方程。線性/非線性光學(xué)的定義。疊加原理。單色性。Drude-Lorentz模型。非簡(jiǎn)諧振子。非線性磁化率。

2、非線性過程。二階：SHG、光整流、SFG、DFG/OpA、OpO & HHG；三階：3HG，克爾效應(yīng)，雙光子吸收，F(xiàn)WM?？娠柡臀铡Ｔ鲆骘柡?。受激拉曼散射。受激布里淵散射。

3、線性和非線性磁化率的張量性質(zhì)。中心對(duì)稱系統(tǒng)中χ(2)的缺失?？臻g對(duì)稱性和晶體種類?？臻g對(duì)稱性對(duì)χ(1)和χ(2)張量的約束；雙折射和波片。

4、旋轉(zhuǎn)矩陣。諾依曼原理。部分排列對(duì)稱性和收縮符號(hào)。全排列對(duì)稱和克萊曼對(duì)稱。有效非線性系數(shù)。具有非線性極化率的麥克斯韋方程組。SFG無泵損耗。相位匹配。

5、SFG輸出的相干長(zhǎng)度和振蕩。單軸材料中的普通射線和特殊射線。利用雙折射的I型和II型角相位匹配。

6、準(zhǔn)相位匹配和周期性極化。耦合非線性波動(dòng)方程。曼利-羅關(guān)系。上變頻和下變頻。

7、χ(3)的張量性質(zhì)和偏振依賴性?？藸栃?yīng)和強(qiáng)度依賴性折射率。自聚焦和閾值功率。

8、空間孤子。空間四波混頻。Bespalov-Talanov不穩(wěn)定。

9、脈沖和時(shí)域。群速度和群速度色散。瞬時(shí)頻率。時(shí)間孤子的定性圖像。脈沖包絡(luò)的非線性麥克斯韋方程。

10、延遲坐標(biāo)系下的脈沖包絡(luò)方程。時(shí)間孤子和2D空間孤子的數(shù)學(xué)等價(jià)性。孤立子穩(wěn)定性。調(diào)制不穩(wěn)定性。受激拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)的基本概念。

11、振動(dòng)模式的非線性極化和SRS。拉曼增益及其閾值。電致伸縮。

12、電致伸縮的非線性極化和SBS。反向受激布里淵散射的相位匹配。布里淵增益、閾值及其對(duì)光纖通信的影響。拉曼激光器。布里淵激光器。

13、相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)。電光效應(yīng)：pockels效應(yīng)和Kerr EO。使用KDp的電光調(diào)制器。

二、非線性光學(xué)考試復(fù)習(xí)目標(biāo)

1、了解非線性磁化率的來源及其性質(zhì)；

2、預(yù)測(cè)由非線性光學(xué)過程產(chǎn)生的頻率；

3、解決簡(jiǎn)單問題中的非線性波動(dòng)方程；

4、應(yīng)用相位匹配來增強(qiáng)非線性；

5、解釋空間和時(shí)間孤子的起源；

6、了解受激拉曼和布里淵散射；

7、估算石英光纖中非線性引起的光功率上限；

8、應(yīng)用電光效應(yīng)進(jìn)行調(diào)制。

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