Направление: педагогическое образование

Учебный план: "Физика и информатика" (очное, 2013)

Дисциплина: "Нелинейная оптика" (бакалавриат, 4 курс, очное обучение)

Количество часов: 108ч. (в тч..: лекции - 14ч., практические занятия - 28ч., самостоятельная работа - 66ч.),

Форма контроля - зачет.

Аннотация: Нелинейная оптика – это раздел физической оптики, изучающий распространение интенсивных световых волн и
взаимодействие их с веществом, при котором характер оптических явлений зависит от интенсивности излучения.

В настоящее время нелинейная оптика является динамично развивающейся областью физики, которая помимо чисто теоретической системы знаний приобрела также существенную практическую составляющую, что позволило решить ряд важных прикладных и инженерных задач. Исследования нелинейных оптических процессов дали много приложений в физике и математике, способствовали развитию лазерной техники, спектроскопии, оптоволоконных линий связи, фотоники и оптоинформатики, а также нашли многочисленные применения в таких отраслях, как экология и медицина. Создание нелинейной оптики непосредственно связано с разработкой в середине ХХ в. принципиально новых мощных источников излучения в оптическом диапазоне длин волн – оптических квантовых генераторов (лазеров). Создание лазеров и развитие квантовой электроники принципиально изменили ситуацию в оптике. Оказалось, что такие хорошо известные законы геометрической оптики, как прямолинейное распространение света, отражение и преломление света на границе различных сред, независимость световых лучей, распространяющихся в среде, а также некоторые макроскопические законы волновой и квантовой оптики справедливы лишь в весьма распространенном, но предельном случае света малой интенсивности. При большой интенсивности света, достигаемой использованием излучения лазеров, эти законы не выполняются.

Сам термин «нелинейная оптика» впервые был предложен советским физиком С.И. Вавиловым еще в 20-х гг. ХХ в. Представления о
том, что законы линейной оптики носят приближенный характер и применимы лишь для не слишком сильных световых полей, существо-
вали и до появления лазеров. Однако лишь с развитием квантовой электроники обнаруженные в эксперименте новые закономерности
совместно с их теоретической интерпретацией дали ученым инструмент для полноценного исследования нелинейных процессов в оптическом диапазоне частот.
Значительный вклад в развитие методов нелинейной оптики внесли: отечественные физики Г.А. Аскарьян, С.А. Ахманов, Г.С. Горелик, Н.Б. Делоне, Д.Н. Клышко, Л.И. Мандельштам, А.М. Прохоров, А.П. Сухоруков, Р.В. Хохлов, нидерландский исследователь, лауреат Нобелевской премии по физике Н. Бломберген, а также американские ученые Р. Гудмундсен, П. Джонсон, Д. Джордмейн, А. Форрестер, П. Франкен.

Методы нелинейной оптики проникают во все традиционные разделы оптики и лежат в основе ряда еѐ новых направлений (нелинейное вращение плоскости поляризации, нелинейная дифракция, нелинейная магнитооптика и т.п.). С ростом интенсивности светового поля обнаруживаются всѐ новые и новые нелинейные процессы.
Важной областью применения нелинейных оптических явлений является совершенствование современных и разработка перспективных устройств оптоволоконных систем передачи и обработки информации. Техникой связи ХХI в. считают широкополосные и помехоустойчивые оптические сети, в которых процессы преобразования, передачи и коммутации сигналов будут происходить исключительно в оптическом диапазоне длин волн. Это направление науки и техники быстро развивается и предъявляет серьезные требования к уровню подготовки специалистов, работающих в данной области.

Темы:

1. Нелинейная оптика (введение)

2. Понятие о нелинейной оптике. Историческая справка.

3. Подходы к описанию явлений в нелинейной оптике.

4. Практическая реализация генерации гармоник.

5. Оптическое детектирование. Самовоздействие света в нелинейной среде.

6. Параметрическое усиление света.

7. Параметрическое рассеяние света.

8. Параметрический генератор света.

9. Спонтанное параметрическое рассеяние света.

10. Нелинейные анизотропные материалы и эффект спонтанного параметрического рассеяния.

11. Фазовый синхронизм при трехчастотном параметрическом взаимодействии.

12. Нелинейная спектроскопия.

13. Нелинейная спектроскопия (продолжение).

14. Нелинейный фотоэффект.

Ключевые слова: нелинейная оптика, нелинейная среда, нелинейная спектроскопия

Автор курса: Гарнаева Гузель Ильдаровна, доцент кафедры образовательных технологий в физике, кандидат физико-математических наук, guzka-1@yandex.ru,

Нефедьев Леонид Анатольтевич, профессор кафедры образовательных технологий в физике, доктор физико-математических наук, nefediev@yandex.ru.

Дата начала эксплуатации: 1 сентября 2016 года