非线性与量子光学 第2版PDF电子书下载

第一章 非线性介质中的波 1

1.1 波的传播与波追赶 1

1.2 线性波 2

1.3 非线性波 3

7.2.4 横向弛豫与泵浦抽运对原子共振荧光的影响 24 7

1.4 耗散波、激波与色散波 7

1.5 波的自聚与非线性Schr？dinger方程 8

1.6 自感透明现象与sine-Gordon方程 9

1.7 三波相互作用 10

1.8 非线性相互作用中的孤立波理论 11

1.8.1 关于孤立波的记载 11

1.8.2 逆散射方法 12

1.8.3 二分量孤立波方程 16

1.8.4 直接解孤立波方程法 17

1.9 非线性Schr？dinger方程的逆散射解 18

1.10 非线性Schr？dinger方程逆散射解的初值问题 20

1.11 周期的孤立波解的初期问题 23

第二章 光与非线性介质相互作用的经典与量子理论 30

2.1 非线性相互作用的经典理论 30

2.1.1 电磁波在非线性介质中的传播 30

2.1.2 极化率张量的对称性 32

2.2 光学中的波波相互作用 34

2.2.1 三波耦合 34

2.2.2 四波耦合 38

2.3 光与非线性介质相互作用的量子理论 42

2.4 弱场微扰法解Schr？dinger方程 42

2.5 密度矩阵方程及其微扰解法 46

2.5.1 密度矩阵方程 46

2.5.2 用微扰法解密度矩阵方程 48

2.6 波场φ（r,t）的量子化 50

2.7 原子辐射的线宽与能级移位 53

2.7.1 单原子辐射 53

2.7.2 N原子辐射 56

2.7.3 单原子与N原子的受激辐射与吸收 59

2.8.1 自离化共振态 60

2.8.2 Fano的自离化（AI）态理论 60

2.8 自离化共振态 60

2.9 绝热定理与Berry位相 63

2.9.1 绝热定理与 Berry位相 63

2.9.2 Bohm-Aharonov效应 65

第三章 二能级系统的密度矩阵求解 70

3.1 二能级原子密度矩阵的矢量模型 70

3.2 Bloch方程及其解 72

3.3 线性吸收与饱和吸收 74

3.4 光学章 动与自由感生衰变 76

3.5 浸渐近似 77

3.6 光脉冲传播的面积定理 79

3.7 相干光脉冲的合并、分裂和面积演化 84

3.7.1 光与二能级原子系统作用方程 84

3.7.3 计算结果与分析 85

3.7.2 光脉冲传输计算的差分格式与计算参数的取定 85

3.7.5 光脉冲在BDN染料中的合并与分裂 88

3.7.4 频率失谐对相干光脉冲演化的影响 88

3.8 “准二能级”系统的Berry位相 89

第四章 原子的缀饰态 92

4.1 二能级原子Schr？dinger方程的解 92

4.2 原子的缀饰态 93

4.3 Cohen-Tannoudji的缀饰原子 95

4.4 原子部分缀饰态及其展开 95

4.4.1 单频泵浦场近共振激发的多能级系统 96

4.4.2 三次谐波极化率计算 100

4.5 集居数、介质增益与无反转激光 102

4.6 自离化共振态干涉 106

4.7 简并态的量子拍激光 107

第五章 激光振荡理论 109

5.1 激光振荡的半经典理论 109

5.1.1 没有激活离子（或原子）情形 110

5.1.2 线性极化P∝E 111

5.1.3 一级近似 111

5.1.4 气体激光的烧孔效应与Lamb凹陷 112

5.1.5 多模振荡 114

5.2 激光振荡的全量子理论 115

5.2.1 电磁场的量子化 115

5.2.2 辐射场与电子波场的相互作用 117

5.3 热库模型与激光输出的统计分布 118

5.3.1 热库模型 118

5.3.2 激光场与热库相互作用的Langevin方程 119

5.3.3 原子体系与热库相互作用的Langevin方程 120

5.3.4 辐射场的密度矩阵方程 123

5.3.5 激光输出的统计分布 126

5.4 激光振荡量子噪声的变率方程分析 129

5.4.1 阻尼及负阻尼振子的热库模型 130

5.4.2 包含量子噪声的激光变率方程 131

5.4.3 白泵浦激光的量子噪声 133

5.5 降低激光泵浦的量子噪声 135

5.5.1 规则泵浦抽运 135

5.5.2 一般泵浦抽运 138

5.6 微Maser的量子模式理论 141

5.6.1 Maser情形密度矩阵主方程的稳态解 142

5.6.2 微腔的量子模理论 144

5.6.3 在阈值附近微腔量子模主方程解与分步模式解的偏差 145

5.7 单原子与双原子微激光 146

5.7.1 双原子与激光场的相互作用方程 146

5.7.2 单原子、双原子微激光的稳态输出比较 147

第六章 辐射的相干统计性质 151

6.1 平衡辐射的统计热力学 151

6.2 光的相干性 154

6.2.1 相干条件 154

6.2.2 “光子自干涉”与“同态光子干涉” 156

6.3.2 量子跃迁 157

6.3 光探测 157

6.3.1 理想光探测 157

6.4 场的相关函数与场的相干性 158

6.5 相干态 160

6.5.1 相干态 160

6.5.2 阻尼相干态 163

6.5.3 相干态的叠加 164

6.6 用相干态的展开 170

6.6.1 相干态的P表示 170

6.6.2 W,Q与P分布函数 172

6.7 光子的二阶相关函数、群聚与反群聚效应、鬼态干涉与粒子的纠缠态 175

6.7.1 光场分布的二阶相关测量 175

6.7.2 经典光场与非经典光场 178

6.7.3 原子共振荧光场的二阶相关函数分析 181

6.7.4 双光子鬼态干涉与 EPR悖论 184

6.7.5 Bell不等式粒子的纠缠态 188

6.8 压缩态光场 193

6.8.1 光量子起伏给光学精密测量带来的限制 193

6.8.2 正交压缩态 194

6.8.3 振幅压缩态 199

6.8.4 压缩态的光子数分布 200

6.9 非经典光场的探测 203

6.9.1 强度差的零拍探测技术 203

6.9.2 当探测效率η≠1的零拍探测 204

6.9.3 压缩态光的全息探测 205

6.10 压缩态光的产生和放大 207

6.10.1 简并参量放大（简并四波混频）产生压缩态光的原理与实验结果 207

6.10.2 简并参量放大与简并四波混频满足的Langevin方程与Fokker-Planck方程的解 210

6.10.3 简并参量放大的Fokker-Planck方程的解 211

6.10.4 简并四波混频的Fokker-Planck方程的解 215

6.11 泵浦噪声的抑制和振幅压缩态的产生 217

6.11.1 泵浦噪声的亚Poisson分布与振幅压缩态 217

6.11.2 压低泵浦噪声的方案 220

6.12 位相算符及其本征态 220

6.12.1 Dirac与Heiltler位相算符理论及其困难 221

6.12.2 Susskind和Glowgower位相算符 221

6.12.3 Loudon与 Pegg-Bannett的位相态 223

6.12.4 能量有限系统的位相本征态？＞N 223

6.12.5 能量有限系统的厄密位相算数 229

第七章 原子的共振荧光与吸收 238

7.1 二能级原子与单色光相互作用的实验研究 238

7.1.1 二能级原在强光作用下的共振荧光 238

7.1.2 在强场作用下的原子吸收线型 240

7.1.3 二能级原子吸收谱的功率增宽与饱和 241

7.2 二能级原子的共振荧光与吸收理论 241

7.2.1 二能级原子与辐射场相互作用方程及其解 242

7.2.2 二能级原子的共振荧光计算 243

7.2.3 共振吸收 246

7.3 共振荧光场的态函数与多光子跃迁共振荧光光谱 249

7.3.1 单光子跃迁模型 249

7.3.2 单光子共振荧光场的态函数 252

7.3.3 双光子跃迁模型 252

7.3.4 数值结果与讨论 254

7.4 二能级原子系统的瞬态共振荧光 254

7.4.1 含无规力的Bloch方程的解析解 255

7.4.2 二能级原子系统的瞬态共振荧光谱 258

7.5 呈指数衰变驱动场作用下二能级原子的瞬态共振荧光光谱 261

7.5.1 驱动场可变情况下Langevin方程的形式解 261

7.5.2 驱动场呈指数衰变情形的瞬态共振荧光 262

7.5.3 含阻尼和稳态项的三维衰变运动 264

7.5.4 计算结果与分析 266

7.6 考虑到自作用后二能级原子的共振荧光谱 269

7.6.1 考虑到自作用后二能级原子与辐射场系统的Langevin方程及其解 269

7.6.2 二能级原子系统的共振荧光谱 273

7.6.3 计算结果与讨论 274

7.7 原子在压缩态光场中的共振荧光 275

7.7.1 原子在压缩态光场中的密度矩阵方程 275

7.7.2 原子在压缩态光场中的共振荧光谱 277

7.8 含原子腔的Q．E．D． 278

7.8.1 自发辐射的增强与抑制 278

7.8.2 单模场与二能级原子相互作用的J-C模型 283

7.8.3 有阻尼情况下单模场与二能级原子相互作用的解析解 286

7.8.4 关于新经典理论的实验检验 289

7.9.1 共振腔中原子的极化率计算 290

7.9 含二能级原子腔的透过率谱 290

7.9.2 含二能级原子腔的透过率谱 291

7.10 多原子体系的共振荧光 293

7.10.1 多原子体系的再耦合波函数 293

7.10.2 多原子体系的动力学方程 294

7.10.3 原子的受激辐射对原子间（合作）相互作用的影响 296

7.10.4 两原子的共振荧光谱 298

7.11 不取旋波近似情形二能级原子的共振荧光谱 300

7.11.1 Mollow的共振荧光理论（RFS）与积分的初值条件 300

7.11.2 不采用RWA二能级原子系统的RFS理论 302

7.11.3 数值计算与讨论 304

第八章 激光偏转原子束 308

8.1 激光偏转原子束 308

8.1.1 早期的激光偏转原子束方案 308

8.1.2 激光作用于原子上的力 310

8.1.3 原子在速度空间的扩散 312

8.2 激光冷却原子与光学粘胶 318

8.3 激光偏振梯度冷却原子 320

8.4 光学粘胶温度测量 324

8.5 电磁衰波场对原子的作用力与原子镜 326

8.6 原子镜面对原子量子态选择反射实验 328

8.7 二能级原子在激光衰波场中反射的准确解 329

8.7.1 二能级原子在激光衰波场中满足的Schr？dinger方程及其解 329

8.7.2 二能级原子波函数的边值条件及反射率计算 333

8.7.3 数值计算与讨论 334

8.8 中性原子的玻色－爱因斯坦凝聚 335

第九章 超短光脉冲的传播与锁定 340

9.1 光脉冲波包 340

9.2 光纤中孤子的形成 342

9.3 孤子的Ramann放大 344

9.4 暗孤子 346

9.5 调制不稳 348

9.6 强超短脉冲传输引起的超加宽 350

9.7 超短光脉冲的小尺度自聚 353

9.8 超短脉冲的模式锁定与染料被动锁模激光 354

9.9 准连续被动锁模激光 357

9.10 碰撞锁模 360

9.11 啾啾光脉冲的放大与压缩 361

9.12 快饱和吸收锁模激光 362

第十章 光学噪声、分岔和混沌 368

10.1 随机过程理论 368

10.1.1 历史的回顾 368

10.1.2 Markov过程 369

10.1.3 Ito积分与随机微分方程 374

10.2 决定性混沌 377

10.2.1 决定性混沌的表现及判定 377

10.2.2 一维二次迭代映象 382

10.2.3 二分岔理论的抛物线近似 385

10.2.4 阵发混沌 389

10.2.5 二维映象与奇异吸引子 390

10.2.6 由准周期向混沌过渡（Ruelle-Takens-Newhouse方案） 393

10.2.7 奇异吸引子图象与分形边界 394

10.2.8 一维迭代的功率谱与外界噪声的影响 395

10.2.9 保守系统的无规运动 397

10.3 激光单模振荡的Lorenz模型与实验验证 399

10.3.1 激光单模振荡的Lorenz模型 399

10.3.2 Lorenz模型的激光实验验证 402

10.3.3 模式分裂与非均匀加宽 403

10.3.4 失谐对激光振荡第二阈值的影响 405

10.4 光学双稳态中的混沌现象 406

10.4.1 吸收型光学双稳态 406

10.4.2 含色散吸收介质的环形腔系统 408

10.4.3 增益介质的分岔与混沌 412

10.5.1 含非线性介质Fabry-Perot腔 413

10.5 含非线性介质Fabry-Perot腔的分岔与混沌 413

10.5.2 当Todφ/dt不略去时的相位φ与透过强度I的微分差分方程解 415

10.6 NFP腔B3～B5点邻近混沌性质分析 416

10.6.1 不具有倍周期分岔的抛物线近似 416

10.6.2 B3右邻的迭代输出 416

10.6.3 B3右邻的切分岔混沌性质 417

10.6.4 B4～B5亚稳区，B5后的亚稳混沌区 418

10.7 光学传输横向效应 419

10.7.1 模式对称的自发破缺 419

10.7.2 光场中的相位奇异点 422

10.7.3 光学中的混沌遨游与时空混沌现象的实验观察 426

10.8 含光折变晶体环形腔的时空混沌 428

10.8.1 含光折变晶体环形腔振荡器的分岔与混沌 428

10.8.2 光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳 429

10.8.3 光折变振荡器中的模式遨游 431