Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор ___________ С.Н.Гурбатов

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса
"ВВЕДЕНИЕ В НЕЛИНЕЙНУЮ ОПТИКУ"
для направления подготовки 511500 - Радиофизика
и для специальностей
071500 - Радиофизика и электроника
Н.Новгород - 2001

1. Организационно-методический раздел.

    Программа предназначена для подготовки бакалавров и магистров радиофизики, а также специалистов по радиофизическим специальностям "Радиофизика и электроника", "Фундаментальная радиофизика и физическая электроника". Курс "Введение в нелинейную оптику" читается в 7 семестре. Он базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах общей физики, математического анализа, дифференциальных уравнений, теории вероятностей, классической (теоретической) механики и квантовой механики.
    Цель курса - сформировать у студентов современное представление об основах нелинейных оптических эффектов, генерации высших гармоник, суммарных и разностных частот, самофокусировки и самоканализации световых лучей, вынужденном рассеянии света и др. Одной из важных задач лекционного курса является изложение основных положений теории в непосредственной связи с соответствующими экспериментами. Описанные эффекты иллюстрируются конкретными оптическими схемами и численными примерами.

В процессе изучения курса студенты должны освоить:

• характеристики нелинейных сред и нелинейной поляризации среды;
• различия когерентных и некогерентных процессов;
• процессы пространственного накопления нелинейных эффектов;
• эффекты самовоздействия света в нелинейных средах.

    Курс сопровождается двумя лабораторными работами: "Генерация второй гармоники"; "Вынужденное комбинационное рассеяние света и самофокусировка в жидкостях".

2. Содержание курса.

I. ВВЕДЕНИЕ.

Нелинейно-оптические явления. Лазерная эпоха нелинейной оптики. Внутриатомное электрическое поле.

II. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СРЕДЫ В ЛИНЕЙНОЙ ОПТИКЕ.

Показатель преломления. Поляризация среды. Линейная восприимчивость.

III. КОГЕРЕНТНОСТЬ СВЕТОВЫХ ВОЛН.

Временная когерентность и степень монохроматичности излучения. Пространственная когерентность и направленность излучения. Оптические переходы различной фотонной кратности. Многофотонные процессы и виртуальные переходы. Когерентные многофотонные процессы. Фотонная кратность процессов взаимодействия в разных порядках.

IV. НЕЛИНЕЙНЫЕ СРЕДЫ И НЕЛИНЕЙНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ.

Материальные уравнения. Временная дисперсия диэлектрической восприимчивости и частота излучения. Тензор диэлектрической восприимчивости. Симметрия кристаллов. Кристаллы без центра инверсии. Статическая и переменная нелинейные поляризации. Нелинейные восприимчивости различных сред.

V. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ НАКОПЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.

Когерентные и некогерентные процессы. Фазовый синхронизм. Виды синхронизма. Скалярный и векторный синхронизм. Девяностоградусный синхронизм. Угол анизотропии. Генерация второй гармоники в кристалле KDP. Внутрирезонаторная генерация. Статическая поляризация. Оптическое детектирование.

VI. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И УСИЛЕНИЕ СВЕТА.

Сложение частот в нелинейном кристалле. Три типа перестраиваемых генераторов света.

VII. ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ.

ВКР. Квантово-механическое рассмотрение. Классическое описание. Отличие ВКР от СКР. Вынужденное рассеяние Мандельштама - Бриллюэна. Связь гиперзвуковых и световых волн. Другие виды рассеяния. Общие черты ВР света. Роль коллективных движений среды.

VIII. САМОВОЗДЕЙСТВИЕ СВЕТА.

Самофокусировка. Тепловая линза. Изменение показателя преломления усиливающей, поглощающей сред внутри резонатора. Нелинейные эффекты при распространении в среде мощных импульсов света. Источники нелинейности. Влияние соотношения длительности импульса с временами продольной и поперечной релаксации среды на характер взаимодействия. Усиливающие и поглощающие среды.

IX. НАВЕДЕННАЯ АНИЗОТРОПИЯ22

Электрооптический эффект Поккельса. Электрооптический эффект Керра. Магнитооптический эффект Фарадея. Модуляция оптического излучения.

4. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля.

Итоговый контроль: зачет в конце 7-го семестра.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

5.1. Рекомендуемая литература (основная).

1. Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. - М. Радио и Связь, 1982, 485стр.
2. Ярив А. Квантовая электроника. - М. Сов. Радио, 1980, 552 стр.
3. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. - М. Наука, 1989, 560 стр.

5.2. Рекомендуемая литература (дополнительная).

1. Зоркий П.М., Афонина Н.Н. Симметрия молекул и кристаллов. - М. Изд-во МГУ, 1979, 176 стр.
2. Шуберт М., Вильгельми Б. Введение в нелинейную оптику. Ч I,II, - М. Мир, 1973 (1979).

Составитель программы:
старший преподаватель. А.П. Савикин