Základy kvantové a nelineární optiky II - NOOE028

• Anglický název: Introduction to Quantum and Nonlinear Optics II
• Zajišťuje: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 6
• Rozsah, examinace: letní s.:3/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.; prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
• Vyučující: doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Optika a optoelektronika
• Korekvizity : NOOE027

Anotace

čeština

Lineární a nelineární optika, teorie nelineárních susceptibilit. Klasický popis jevů druhého a třetího řádu: druhá harmonická, parametrické interakce, čtyřvlnové procesy, třetí harmonická, dvoufotonová absorpce, fázová konjugace, optická bistabilita, rozptyly spontánní, stimulované a vyšších řádů. Nestacionární koherentní jevy. Principy nelineární spektroskopie. Pozornost je věnovaná experimentální realizaci a využití nelineárních optických jevů.

Poslední úprava: ()

angličtina

Linear and nonlinear optics, theory of nonlinear susceptibility. Classical description of phenomena of the second and third order: second harmonics, parametric interaction, four-wave processes, third harmonics, two-photon absorption, phase conjugation, optical bistability. Principles of nonlinear spectroscopy.

Poslední úprava: T_KCHFO (18.05.2001)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Podmínkou zakončení předmětu je získání zápočtu a úspěšné složení zkoušky.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)

angličtina

The condition for completing the course is obtaining a credit and successfully passing the exam.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (28.04.2023)

Literatura

čeština

P. Malý, F. Trojánek: Laserová fyzika a nelineární optika, MatfyzPress, Praha, 2022.

R. W. Boyd: Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, USA, 2008.

R. L. Sutherland: Handbook of Nonlinear Optics, Marcel Dekker Inc., New York, USA, 2003.

G. New: Introduction to Nonlinear Optics, Cambridge University Press, New York, USA, 2011.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (02.05.2023)

angličtina

R. W. Boyd: Nonlinear Optics, Academic Press, San Diego, USA, 2008

G. New: Introduction to Nonlinear Optics, Cambridge University Press, New York, USA, 2011

R. L. Sutherland: Handbook of Nonlinear Optics, Marcel Dekker Inc., New York, USA, 2003

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (02.05.2023)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zápočet je nutnou podmínkou účasti u zkoušky. Zkouška je ústní. Požadavky odpovídají sylabu v rozsahu, který je prezentován na přednášce.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)

angličtina

Credit is a necessary condition for participation in the exam. The exam is oral. The requirements correspond to the syllabus to the scope presented in the lecture.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (02.05.2023)

Sylabus

čeština

01 Úvod. Historie. Lineární a nelineární optika.

02 Lorentzův mikroskopický model.

03 Nelineární susceptibilita.

04 Vlastnosti nelineární susceptibility. Vliv symetrie prostředí. Efektivní hodnota susceptibility.

05 Kvantově-mechanická teorie susceptibility.

06 Elektromagnetická formulace nelineární optiky. Rovnice vázaných vln.

07 Generace druhé harmonické frekvence.

08 Úhlové sfázování. Teplotní sfázování. Kvazi-sfázování.

09 Generace rozdílové frekvence. Generace součtové frekvence.

10 Parametrický zesilovač a oscilátor.

11 Susceptibilita třetího řádu. Generování třetí harmonické. Generace kontinua.

12 Závislost komplexního indexu lomu na intenzitě světla. Nelineární index lomu a absorpce.

13 Autofokusace. Automodulace fáze.

14 Optická fázová konjugace.

15 Indukovaná mřížka. Tenká mřížka.

16 Tlustá mřížka. Bistabilita (disperzní, absorpční).

18 Elektrooptický jev.

19 Dvoufotonová absorpce. Bezdopplerovská spektroskopie. Laserové chlazení. Vícefotonová ionizace.

20 Přehled rozptylů. Ramanův rozptyl spontánní, stimulovaný. Stokesova složka.

21 Antistokesova složka. Inverzní Ramanův jev, CARS, hyperramanovy rozptyly.

22 Brillouinův rozptyl spontánní, stimulovaný.

23 Generace vysokých harmonik. Attosekundové pulsy. Optické poškození.

24 Základy semiklasického popisu interakce světla s látkou. Optické Blochovy rovnice. Blochův vektor.

25 Koherentní jevy. Fotonové echo. Autoindukovaná propustnost. Optická nutace. Doznívání volné polarizace.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (02.05.2023)

angličtina

01 Introduction. History. Linear and nonlinear optics.

02 Lorentz microscopic model.

03 Nonlinear susceptibility.

04 Properties of nonlinear susceptibility. Effect of symmetry. Effective susceptibility value.

05 Quantum-mechanical theory of susceptibility.

06 Electromagnetic formulation of nonlinear optics. Coupled-wave equations.

07 Second harmonic generation.

08 Angular phase-matching. Temperature phase-matching. Quasi-phase-matching.

09 Sum and differential frequency generations.

10 Parametric generator, amplifier and oscillator.

11 Third-order susceptibility. Third harmonic generation. Continuum generation.

12 Intensity dependent complex refractive index. Nonlinear refractive index and absorption.

13 Self-focusing. Self-phase modulation.

14 Optical phase conjugation.

15 Induced grating. Thin grating.

16 Thick grating. Bistability (dispersion, absorption).

18 Electro-optic effects.

19 Two-photon absorption. Doppler-free spectroscopy. Laser cooling. Multiphoton ionization.

20 Introduction to light scatterings. Spontaneous and stimulated Raman scattering. Stokes component.

21 Anti-stokes component. CARS.

22 Spontaneous and stimulated Brillouin scattering.

23 High harmonics generation. Attosecond pulses.

24 Semiclassical theory of light matter interactions. Optical Bloch equations. Bloch vector.

25 Coherent phenomena. Photon echo. Self-induced transparency. Optical nutation. Free polarization decay.

Poslední úprava: Trojánek František, doc. RNDr., Ph.D. (02.05.2023)