超冷原子光学与高精密原子测量仪

量子和原子光学是从传统光学中迅速发展起来的一门新的科学分支.通过对光的量子本质及其与原子相互作用过程的研究,该领域已逐步掌握了光与原子相互控制的技术.一些新的方向,比如量子测量与量子计算,激光冷却和操纵原子,超冷原子与玻色爱因斯坦凝聚等相继诞生.在这个报告中,我将对量子与原子光学当前国际发展动态以及我们近来的研究工作作一个详细的介绍.重点将包括该领域在以下几个方面的最新进展:     

表面增强非线性光谱学

一个新的研究领域,表面非线性光谱学正在迅速发展。它起源于新发现的表面增强拉曼散射(SERS)与非线性光学现象的交叉,包括表面增强的二次谐波产生(SESHG),表面增强的双光子荧光,表面增强的超拉曼散射,四波混频及相干反斯托克斯拉曼散射等等。本文概述了这一发展中领域的实验结果、理论状况及可能的应用,对其特点(如高灵敏度、高分辨率等)及发展前景做了粗浅的分析和讨论。     

浅谈非线性光学

 早期激光实验中有一些过程用当时的理论难以解释。例如,受激喇曼散射(SRS),由于这个效应改变原来光的频率而阻止激光的传输,还有一些现象影响了激光的产生.当初,人们为了找到避开这类问题的方法,感到必须弄清它们的机理,于是在现代光学中逐渐开辟出一个新的领域,即非线性光学,它研究在强光作用下物质的响应与场强呈现的非线性关系.非线性光学过程已给人们提供了各种器件,它们可用于半导体激光器、光计算机、波导、图象处理、图象识别、集成光学等.许多非线性光学元件已用于光信号的开关和控制.非线性光学中的相共轭可使光在通过一定物质后产生的任意的光畸变得以修复.     

浅谈非线性光学

早期激光实验中有一些过程用当时的理论难以解释。例如,受激喇曼散射(SRS),由于这个效应改变原来光的频率而阻止激光的传输,还有一些现象影响了激光的产生.当初,人们为了找到避开这类问题的方法,感到必须弄清它们的机理,于是在现代光学中逐渐开辟出一个新的领域,即非线性光学,它研究在强光作用下物质的响应与场强呈现的非线性关系.非线性光学过程已给人们提供了各种器件,它们可用于半导体激光器、光计算机、波导、图象处理、图象识别、集成光学等.许多非线性光学元件已用于光信号的开关和控制.非线性光学中的相共轭可使光在通过一定物质后产生的任意的光畸变得以修复.用某些     

超声在一些科学研究中的应用

超声是近代声学中发展较快而应用较广的一个分支.近年来获得高频超声的技术的迅速发展,更扩大了它的应用范围.在一些基本科学问题的研究中,超声已成为有力的工具之一.本文简略地描述了超声的产生及测量方法,并以在化学中及固体物理中的应用为例,阐明它在一些科学研究中的应用.     

纤维光学导论

纤维光学是一门新兴的学科,是近代光学领域中的一个重要分支,它是研究在透明的光学纤维中光线和图象传输的科学.光学纤维通常是一种带套层的圆柱形透明细丝,可由玻璃、石英、塑料等材料在高温下拉制而成.光学纤维的出现,给人们提供了一种类似于电缆线一样的柔软的光导管,而光线     

评《非线性光学原理》

非线性光学是从激光派生出来的新兴学科.自1965年以来,它以惊人的速度发展,具有广泛的前景并已应用于许多科学领域.1965年,N.Bloembergen教授写的《非线性光学》是非线性光学著作中比较完善的,但是20年来飞速发展着的非线性光学,涌现出大量新的内容,对比,该书是无法包容的.而其他同类的著作中,有的是一段介绍,有的是范围很窄,所以人们需要一本既能系统地阐述非线性光学原理,又能反应非线性光学中各方面新的进展的好书,沈元壤教授所写的《非线性光学原理》一书能满足这些要求.     

北京大学聘请沈元壤先生担任客座教授

1986年 12月 22日,北京大学校长丁石孙教授把聘请担任客座教授的聘书送给了著名物理学家、美国加利福尼亚州立大学伯克利分校教授沈元壤.沈元壤先生生于上海,在台湾大学毕业后赴美攻读博士学位,是诺贝尔奖金物理学奖获得者、哈佛大学教授Bloem-bergn的学生.沈元壤教授是非线性光学这一新的物理学领域的开拓者之一.他在非线性光学的一系列的基本问题上的贡献是众所周知的.七十年代以来,他致力于利用各种非线性光学效应来研究原子、分子物理和凝聚态物理,取得一系列重要成果,也开辟了一些新的研究领域,特别是近年来他率先开辟了利用非线性光…     

受激光发射和强光光学

光学是一門历史悠久的科学,已达到相当成熟的地步,但是最近来由于受激光发射研究的发展,使光学成为最活跃的物理学分支之一。由于它提供了一个全新的工具,有可能由此开拓物理学的新的研究領域,同时为某些重要工程技术开辟了新的前景,这就促使人們对此投入更大的注意。     

表面等离激元与表面非线性光学

表面等离激元与表面非线性光学(如光学二次谐波、光学混频等)同为重要的表面光学现象,在现代科技中具有十分广泛的应用.近年以来,随着纳米科学与激光科学的发展,两者结合所带来的新现象、新应用引起了人们广泛的兴趣.本文对等离激元与表面非线性光学结合的工作进行了简介,并着重介绍了以相关技术探测电化学界面的新进展.     

非线性光学超构表面：基础与应用

光学超构表面是一种由亚波长尺度的超构单元在面内排布而构成的准二维人工结构材料。研究人员可以通过选择超构单元的材料组成、几何形状对光的振幅、偏振、相位和频率等光场自由度进行灵活调控。聚焦于超构表面在非线性光场调控领域的原理与应用。首先,概述了非线性晶体到非线性超构表面的发展历程。然后,讨论了对称性和几何相位在非线性光学超构表面中的重要作用。最后,介绍了非线性光学超构表面在波前调控、量子信息处理和太赫兹波的产生与调控等领域中的应用。     

非线性光学相位共轭及其在激光工程中的应用

非线性光学相位共轭是现代光学一个有生命力的分支，文章简单介绍了它的原理和产生相位共轭波的几种基本途径，重点介绍了它在激光工程中的可能应用与进展，并指出有待研究解决的问题。     

基于相变材料超表面的光学调控

超表面光学完美结合了传统的几何、物理光学理论和前沿的纳米技术,近年来引起科研工作者的广泛关注.在线性光学领域,它已广泛用于对光波的振幅、相位进行调控,如平面透镜、全息成像和热辐射器件等.在非线性光学领域,针对它在高次谐波生成、超快激光器等方面的研究工作也方兴未艾.本文分别从理论和应用角度,分析总结了国内外超表面光学调控方向的研究进展,重点介绍了利用相变材料实现动态光学调控的前沿研究工作,并讨论了未来发展前景以及需要解决的难题.     

基于等离激元纳米结构非线性响应的超快光开关及脉冲激光器

非线性光学作为现代光学的一门重要分支,在各个领域都有着重要的研究意义和应用价值.然而,受限于材料固有的非线性极化率和与外来光场的有限作用长度,其非线性光学响应很弱.等离激元纳米结构可以将外来光场束缚在纳米结构周围,在光谱共振局域空间内形成一个巨大的电磁场增强,从而极大地促进光与物质的相互作用,提高了非线性光学响应.超快脉冲激光由于其优异的性能已经广泛应用于光通信、精密测量、生物医学、军用激光武器等重要领域,虽然商用的激光器已经发展得非常成熟,可以达到超高的峰值功率、超短的脉宽以及超高的重频,但是在中远红外波段的超快脉冲研究仍然是一个缺口,所以寻找一种性能优异的可饱和吸收体材料对于脉冲激光的发展具有重要的意义.本文综述了基于贵金属和非贵金属的等离激元纳米结构在超快光开关和脉冲激光方面的应用进展.很多宽禁带半导体,通过掺杂可以表现出类似金属的性质,由于掺杂可以形成自由载流子,当其尺寸在纳米尺度时,就会表现出局域表面等离激元共振的特性,从而实现超快的非线性光学响应,并且掺杂的载流子浓度不能达到金属载流子的浓度,可以有效减小过高载流子引起的带间损耗.通过泵浦探测和Z扫描测试发现,这些等离激元纳米结构在红外波段表现出超快的非线性光学响应以及宽带可调的性质,可以产生几百飞秒量级的脉冲激光,表明它们在超快光子学领域有很大的应用前景.最后总结了不同体系等离激元材料的优势和不足,展望了未来的发展和需要改进的工作.     

有机物和聚合物非线性光学材料在光计算中的应用

有机物和聚合物非线性光学材料具有良好的光学、结构和力学特性，目前正处于迅速发展时期．本文着重介绍了一些典型的有机物和聚合物非线性光学材料，描绘了由这些材料制造的光学双稳装置、光学功率限制装置、空间光调制器和光学波导装置，通过与无机晶体和半导体同类装置的比较，展示了有机物和聚合物非线性光学材料在光计算领域的潜在优势和应用前景．     

从plasmon到nanoplasmonics——近代光子学前沿及液晶在其动态调制中的应用

本综述首先较为系统地介绍了近代光子学的一个重要分支——纳米等离子激元学(nanoplasmonics)中有关基础概念的物理、光学背景及推动该学科的演绎发展脉络. 这包括由在平滑界面上的光学表面波(optical surface wave)从物理上导出表面等离子激元(surface plasmon polariton, SPP)的概念, 再由粗糙表面及较大金属颗粒对SPP的影响, 引出线度远小于光波长的纳米金属颗粒与光电磁波的相互作用的结果: 本地表面等离子激元(localized surface plasmon polariton)的存在, 亦即纳米等离子激元学的基础. 在简介了纳米等离子激元学器件系统如何在诸多领域突破了传统光学的束缚, 演绎开辟出了近代光学研究的许多特异的新领域后, 特别关注了近期迅速发展并引起越来越多关注的可调制的纳米等离子激元学(tuneable nanoplasmonics)器件的领域. 液晶材料在光学响应方面特有的可调制特性, 使其在纳米等离子激元学器件的调制中成为一个具有非常实用意义的探索方向. 本综述介绍了这方面研究的最新进展, 并对存在的挑战及可能的发展方向等也进行了相应的探讨.     

复式纤维束的拉制

纤维光学是科学技术领域中的新兴的学科,它是应用光学的新分支,近几年发展较为迅速。纤维光学系统因具有它特殊的传光导象本领,因而在光学、医学、电子学、核子物理学等方面获得了广泛的应用,它在社会主义国防建设及工农业生产中是很重要的一种光学元件。     

纤维光学及其发展

纤维光学是一门新兴的学科,是近代光学领域中的一个重要分支,它是研究在透明的光学纠维中光线和图象传输的科学。光学纤维通常是一种带套层的圆柱形透明细丝,可由玻璃、石英、塑料等材料在高温下拉制而成。光学纤维的出现,给人们提供了一种类似于电缆线一样的柔软的光导管,而光束和图象就沿着这种弯曲的导管从一端传送到另一端。     

《量子电子学》

量子电子学早在五十年代初就发展起来,但当时只限于研究微波量子放大器及有关的各种磁共振现象和微波的量子过程。六十年代初随着激光器的问世,赋予量子电子学以崭新的内容,从而成为光学和电子学相互渗透的边缘学科,是现代科学技术中较为活跃的领域之一。量子电子学涉及了激光的产生与传播;激光的特性如相干性、统计性等以及激光辐射与物质的相互作用等。它的发展已对物理学、化学、生物学和医学等学科起了重大的促进作用,从而派生出若干新的学科分支如非线性光学、激光光谱学、量子光     

“物理教育研究”及其对美国高等学校物理教学的激励

"物理教育研究"是物理学的一个新学科分支,诞生于美国,研究的是物理学习的过程以及教学活动如何影响该过程。它采用科学的方法探测、甄别学生学习物理课程中普遍存在的共性困难,揭示学习物理知识的动力学过程,评价学习效果,并在此基础上建立关于物理学习的认知理论,用于开发新课程、新教学方法和新的教育研究工具。在美国国家自然科学基金的资助下,美国的"物理教育研究"这一新的学科分支迅速成长,取得了较多进展,并且将研究成果应用于美国高等学校的物理教学之中。在中国,"物理教育研究"还是一个相对陌生的研究领域。文章概述了"物理教育研究"在美国的发展历史与取得的进展,以及它如何促进美国大学物理教学的进步,希望该文能为发展中国的物理教育和提高中国的物理教学质量提供有益的参考。