1. Objetivos

Se prentende que los alumnos aprendan los fundamentos básicos de los mecanismos de interacción de la radiación con la materia necesarios para la comprensión y el desarrollo de las aplicaciones del láser a la Química. El objetivo general de la asignatura es también dar una visión general de la Optica no Lineal. Este es un campo que ha experimentado avances importantes en los últimos años y que ha demostrado un considerable potencial en el desarrollo de aplicaciones tecnológicas incluyendo los progresos en la generación de láseres de pulso ultracortos (atosegundos). En el curso se abordarán los conceptos básicos, generación de armónicos y mezcla de frecuencias, conjugación de fase, autoenfocado y autoguiado de pulso láser, solitones ópticos y trino de frecuencias, junto con algunas aplicaciones avanzadas de la Óptica no Lineal como generación de armónicos en superficies, microscopías ópticas no lineales, técnicas de fluorescencia multifotonicas, frequency comb, etc.

2. Contenidos

1. Espectro electromagnético. Cuantización de la energía, estados discretos y espectroscopía.
2. Tratamiento semiclásico de la interacción radiación-materia. Momentos multipolares. Teoría de perturbaciones dependientes del tiempo. Tratamiento perturbativo de transiciones multifotónicas.
3. Velocidades de transición: absorción y emisión estimulada, emisión espontánea. Coeficientes de Einstein. Aproximación de dipolo eléctrico. Reglas de selección.
4. Tiempo de vida. Intensidades de línea y fuerza del oscilador. Anchura de las líneas espectrales.
5. Propiedades de coherencia de la radiación. Funciones de autocorrelación e información espectroscópica.
6. Origen de la respuesta no lineal. Catálogo de efectos ópticos no lineales. Generación de armónicos. Birrefringencia en cristales. Ajuste de fase. Doblado de frecuencias. Mezcla de frecuencias.
7. Osciladores y amplificadores paramétricos. Conjugación de fase. Efecto Kerr. Auto focalización, auto guiado, auto modulación de fase. Trino de frecuencias. Solitones ópticos. Otras aplicaciones.

3. Metodología

La docencia correspondiente al curso teórico intensivo se lleva a cabo mediante un sistema mixto que incluye i) lecciones magistrales, sobre un material didáctico previamente distribuido a los alumnos, y ii) ejercicios y trabajos prácticos, así como seminarios especializados relacionados con las materias impartidas. Esta parte intensiva es la que, de modo rotatorio, se desarrolla en una de las universidades participantes y que se coordina por el responsable local del programa. En este curso intensivo se le proponen al alumno una serie de ejercicios destinados a afianzar conceptos y a poner en práctica los conocimientos adquiridos. Una vez de vuelta a su universidad de origen, el alumno terminará de resolver los ejercicios y de realizar los trabajos prácticos propuestos bajo la supervisión del tutor de su universidad. Éste no sólo comprobará que el alumno realiza los ejercicios y trabajos sino que estará disponible para la resolución de cualquier duda que el alumno pueda plantear. A este fin dispondrá de instrucciones por parte de los profesores que imparten el curso sobre el nivel de exigencia en cada uno de los trabajos propuestos, y también sobre el nivel de dificultad que entrañan.

4. Evaluación

La evaluación de los estudiantes se realizará por parte de los profesores que imparten las asignaturas del curso teórico intensivo y el curso práctico (experimentación), de forma coordinada con los tutores de cada universidad (que deberán firmar las actas correspondientes). Una vez finalizado el curso intensivo, los alumnos han tenido que resolver una hoja de ejercicios de cada una de las asignaturas obligatorias que han entregado al correspondiente profesor/profesores de la asignatura para su corrección y evaluación. Así mismo, los alumnos han tenido que presentar un trabajo de comentario de artículos científicos representativos propuestos por los profesores de cada una de las asignaturas optativas. Todos estos trabajos se realizaron con el apoyo de tutorías mediante correo electrónico por parte de los profesores responsables de cada asignatura. La evaluación de los alumnos por parte del profesorado se ha basado en la asistencia y trabajo por parte de los alumnos durante las clases presenciales (70%) y en la evaluación de los ejercicios/trabajos propuestos realizados postreriormente de forma individual (30%).

5. Bibliografía

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• [4] A. Requena y J. Zúñiga, Espectroscopía, Pearson Education, Prentice Hall, Madrid 2004.
• [5] W. S. Struve, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, Wiley, Nueva York, 1989.
• [6] J. I. Steinfeld, Molecules and Radiation, The MIT Press, Cambridge, 1989.
• [7] J. L. McHale, Molecular Spectroscopy, Prentice Hall, New Jersey, 1999.
• [8] H. Haken, Light. Vol 1, Waves, Photon, Atoms, North-Holland, Elsevier, Amsterdam, 1986.
• [9] H. Haken, Light. Vol 2, Laser Light Dynamics, North-Holland, Elsevier, Amsterdam, 1986.
• [10] R. Loudon, The Quantum Theory of Light, Oxford University Press, Oxford. 1983.
• [11] P. Meystre and M. Sargen III, Elements of Quantum Optics, Springer-Verlag, Berlin, 1991.
• [12] E. Lippert and J. D. Macomber, Dynamics during Spectroscopy Transitions, Springer-Verlag, Berlín, 1995.
• [13] G. C. Schatz y M. A. Ratner, Quantum Mechanics in Chemistry, Dover, Nueva York, 2002.