《非线性光学》课程教学大纲（本科）.docx

非线性光学（Nonlinear optics）课程代码：03410078学分:2.5学时：40 （其中：课堂教学学时：40 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时:0 ）先修课程：大学物理，光学，激光原理，光学实验，现代光学实验适用专业：光电信息科学与工程，物理教材：非线性光学（第二版），李淳飞著，电子工业出版社，201（）年4月一、课程的性质与目标（一）课程性质非线性光学是光电信息科学与工程专业选修课程之一，它是一门介于基础与应用之间的课 程。通过本课程的学习，使学生掌握非线性光学基础理论、典型非线性光学效应及其相关非线性光 学器件。本门课程的开设，可拓宽学生在光学领域的知识面，有助于提高学生在未来学习和工作的 分析问题和解决问题的能力。非线性光学器件相关内容与激光原理、固体激光器件设计等课程内容 综合糅合，对培养学生成为一个合格的光学设计、激光器件设计、光电子器件设计等高级专门人才, 至关重要。批注11：课程目标数应大于或等于支撑的毕业要求指 标点个数（二）课程目标课程目标1：掌握和理解非线性光学的基本概念和基本理论分析方法，包括非线性光学极化率 理论、电磁波在非线性介质中传播的耦合波方程理论、相位匹配理论，二阶非线性光学频率变换的 倍频、和频、差频、参量振旅、喇曼散射、三阶非线性效应的四波混频相位共枕，及其它非线性光 学效应中的自聚焦、光学双稳态效应。掌握非线性光学领域的基础理论和假设干重要研究方向及其进 展。课程目标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。能够将非线性 光学效应专业知识用于激光器等基本光电器件的设计及研制过程，能够运用非线性光学知识分析和 实验研究激光器等光电器件中的各种物理现象，具有综合分析和解决问题的能力。课程目标3：掌握典型非线性光学器件的工作特性及开展现状，在此基础上，能够通过文献、 媒体等资源跟非线性光学领域的开展趋势和开展前沿。二 课程内容与教学要求（按章撰写）第一章引言（一）教学内容（1）线性光学和非线性光学的内涵；（2）典型非线性光学现象简介；（3）非线性光学开展和应用。（二）教学要求（1）了解本课程的性质、研究对象与方法、任务；（2）掌握非线性光学的内涵。（三）重点与难点非线性光学内涵第二章非线性极化率的经典描述（一）教学内容（1）非线性极化率经典理论，线性极化率和非线性极化率的经典求解；（2）非线性极化率表示；（3）非线性极化率的一般性质。（二）教学要求（1） 学会用谐振子模型描述光与物质的作用过程；（2） 掌握求解线性极化率的方法；（3） 掌握极化率的物理意义；（4） 掌握各项异性介质中多频耦合时非线性极化率的表示方法和物理意义;（5） 掌握非线性极化率的一般性质。（三）重点与难点各项异性介质中多频耦合时非线性极化率的表示方法和物理意义；第三章耦合波方程和光学二次谐波的产生（一）教学内容：（1）非线性介质中的耦合波方程；（2） 二次谐波产生；（3） 相位匹配技术，最正确相位匹配。（二）教学要求学会用耦合波方程求解非线性光学过程；会分析相位匹配条件。（三）重点与难点（1）耦合波方程推导；（2）基于耦合波方程求解倍频过程（包括小信号和基频光高耗）；（3）掌握相位匹配的物理意义，相位匹配的实现条件。第四章光学混频和光参量振荡（一）教学内容:（1）光学和频和频率上转换的物理描述，结果求解和分析；（2）光学差频和光参量放大的物理描述，结果求解和分析；（3）光参量振荡过程，双共振和单共振光参量振荡器。（二）教学要求学会用耦合波方程求解本章涉及的非线性光学过程；（三）重点与难点（1）和频、差频过程求解；（2）和频和频率上转换内涵的理解；（3）差频和光参量放大内涵的理解第五章四波混频和光学相位共趣（一）教学内容：（1）光学相位共胡概念、相位共胡原理；（2）简并四波混频的相位共辗，耦合波描述。（二）教学要求（1）掌握光学相位共枕的概念和实现原理；（2） 了解简并四波混频的耦合波描述。（三）重点与难点光学相位共舸的概念；第六章受激拉曼散射（一）教学内容：（1）受激拉曼散射基本特性以及斯托克斯一反斯托克斯耦合；（2）受激布里渊散射概念和特性。（二）教学要求：掌握受激散射的概念和特性（三）重点与难点：受激拉曼散射的概念、特性和应用第七章光脉冲在光纤中传输（一）教学内容：（1）非线性薛定调方程推导；（2）四种光脉冲的传输；（3）光孤子的形成和特性。（二）教学要求：了解非线性薛定谬方程推导、时间光孤子的形成条件和特性（三）重点与难点：推导描述光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谭方程第八章其它典型非线性光学现象简介（一）教学内容：自相位调制、线性电光效应、克尔效应、自聚焦和自散焦、双光子吸收基本原理（二）教学要求：了解其它典型非线性光学现象的基本原理（三）重点与难点：自相位调制基本原理和应用三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上机课程 实践小计第一章22讲授法目标1第二章66讲授法目标1、2、3第三章88讲授法目标1、2、3第四章1010讲授法目标1、2、3第五章44讲授法目标1、2、3第六章44讲授法目标1、2、3第七章44讲授法目标1、2、3第八章22讲授法H标 1、2、3合计4040注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例等教 学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重支持的课程目标课堂表现出勤和课堂提问30%目标1、2、3期末考试闭卷70%目标1、2、3注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小论文、工程设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、课程目标达成度评价课程目标对应考核形式实际评测结果（学生到达的平均水平）课程目标1期末考试、课堂表现期末考试中对应试题平均分+课堂表现 >=65课程目标2期末考试、课堂表现期末考试中对应试题平均分+课堂表 现 >=65课程目标3期末考试、课堂表现期末考试中对应试题平均分+课堂表 现 >=65六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1、非线性光学原理上册，沈元壤著，顾世杰译，科学出版社，1987。2、非线性光学N.Bloembergen著,吴存恺，沈闻达，沃新能译，科学出版社，1987。3、非线性光学，赵圣之，山东大学出版社，2007. 8 （第一版）七、大纲说明（内容可包括实验内容与基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）；1 .本课程采用多媒体+板书，板书为主的教学方式。4.每次课后布置一些思考题,供学生选做，以便深入理解教学内容。2017年10月1日