光学的现代光学

光学的现代光学

由于激光的发现和发展，产生了一系列新的光学分支学科，并得到了迅速的发展。 　　早在1917年，爱因斯坦在研究原子辐射时曾详细地论述过物质辐射有两种形式：其一是自发辐射；其二是受外来光子的诱发激励所产生的受激辐射。并预见到受激辐射可产生沿一定方向传播的亮度非常高的单色光。由于这些特点，自1960年T.梅曼首先作成红宝石激光器以来，光受激辐射的研究使得激光科学和激光技术得到迅速的发展，开辟了一批与激光本身紧密相关的新兴分支学科。除量子光学外，还有如非线性光学、激光光谱学、超强超快光学、激光材料和激光器物理学等。
经典波动光学中，介质参量被认为与光的强度无关，光学过程通常用线性微分方程来表述。但在强激光通过的情况下发现了许多新现象。如发现折射率跟激光的场强有关，光束强度改变时两介质界面处光的折射角随之发生改变；光束的自聚焦和自散焦；通过某些介质后光波的频率发生改变，产生倍频、和频和差频等。所有这些现象都归入非线性光学研究。 　　激光器现已能够产生高度指向性、高度单色性、偏振以及频率可调谐和可能获得超短脉冲的光源，高分辨率光谱、皮秒（10－12s）超短脉冲以及可调谐激光技术等已使经典的光谱学发生了深刻的变化，发展成为激光光谱学。同时，还能获得高功率、飞秒超短脉冲的激光，研究这类激光与物质相互作用已发展成超强超快光学。以上这些新兴学科成为研究物质微观结构、微观动力学过程的重要手段，为原子物理、分子物理、凝聚态物理学、分子生物学和化学的结构和动态过程的研究提供了前所未有的新技术。
随着激光科学和激光技术的发展以及激光在众多领域的应用开拓，对激光材料和相应的激光器件的性能提出了新的要求，新型光源和激光器发展中所涉及的基本问题成为现代光学的重要内容，其发展趋势是波长的扩展与可调频、光脉冲宽度的压缩，以及器件的小型化和固体化等。 　　几十年来的发展表明，激光科学和激光技术极大地促进了物理学、化学、生命科学和环境科学等学科的发展，已形成一批十分活跃的新兴学科和交叉学科，如激光化学、激光生物学、激光医学、信息光学等。同时，激光还在精密计量、遥感和遥测、通信、全息术、医疗、材料加工、激光制导和激光引发核聚变等方面获得了广泛的应用。