目次 1
1 激光器的概念 1
1.1 激光的特性 1
1.2 受激辐射 6
1.3 光的放大 9
1.4 光的反馈 13
1.5 光的振荡 17
1.6 激光器的自组织 19
2.1 激光器的速率方程 24
2 激光器的速率方程理论 24
2.2 激光器的增益饱和 26
2.3 激光器的瞬态特性 27
2.4 调Q激光器的速率方程 29
2.5均 匀加宽的激光器的多模振荡 31
3 密度矩阵 36
3.1 激光的半经典理论概况与近似条件 36
3.2 光与二能级原子的作用 39
3.3 纯系综的密度矩阵 42
3.4 混合系综的密度矩阵 45
3.5 光学布洛赫方程 47
3.6 慢变振幅近似与旋转波近似 50
3.7 光学布洛赫方程的矢量形式 53
3.8 光学布洛赫方程的定态解 57
4 麦克斯韦-布洛赫方程 60
4.1 麦克斯韦方程与场方程 60
4.2 光学布洛赫方程的简明推导 62
4.3 行波与二能级原子作用的M-B方程 69
4.4 谐振腔中的M-B方程 73
4.5 哈肯的激光方程 78
4.6 单模、均匀加宽的行波激光方程 81
4.7 归一化的宏观量的M-B方程 84
4.8 激光器按照动力学的分类（A，B，C类激光器） 85
5 哈肯的半经典激光理论 88
5.1 激光器M-B方程的稳定性和阈值 88
5.2 M-B方程的定态解 91
5.3 单模激光器的瞬态特性 94
5.4 非共振的单模激光器 100
5.5 锁模激光器 103
5.6 从半经典理论过渡到速率方程理论 105
6.1 激光器的场方程 109
6 拉姆的半经典激光理论 109
6.2 增益介质的宏观极化强度的计算 111
6.3 单模激光器 114
6.4 多模激光器 119
6.5 双模激光器 123
7 气体激光器 128
7.1 多普勒效应引起的非均匀加宽 128
7.2 驻波产生的烧孔效应与拉姆凹陷 130
7.3 拉姆的气体激光半经典理论 133
7.4 气体激光器的三阶极化理论 137
8 瞬态相干作用 141
8.1 瞬态相干作用概念 141
8.2 瞬态相干作用的麦克斯韦-布洛赫方程 143
8.3 拉比振荡 144
8.4 光学章动 147
8.5 光子回声的机理 149
8.6 光子回声的计算 153
9 光学孤立子 158
9.1 孤立子的概念 158
9.2 自感透明的定性描述 160
9.3 面积定理及其含义 161
9.4 2π双曲正割脉冲 171
9.5 自感透明的正弦——戈登方程 178
9.6 光纤中孤立子的形成机理 179
9.7 光纤中孤立子的非线性薛定格方程 183
9.8 光纤中孤立子的传输性质 188
9.9 非线性薛定格方程的修正 191
9.10 光纤孤立子的增益补偿与孤立子放大器 193
9.11 光纤中孤立子的相互作用 197
9.12 孤立子激光器的实验与理论 198
9.13 暗孤立子 203
10 光学双稳态 208
10.1 光学双稳态的原理 208
10.2 光学双稳态的干涉仪理论 212
10.3 光学双稳态的M-B方程 215
10.4 吸收双稳态与色散双稳态 218
10.5 光学双稳态的相变类比 221
10.6 起伏或噪音对光学双稳态的影响 225
10.7 光学双稳态实验 227
11.1 位相复共轭光学的概念 232
11 位相复共轭光学 232
11.2 四波混频与实时全息 235
11.3 二能级系统中四波混频的半经典理论 238
11.4 透明的非线性晶体中的四波混频 241
12 光学混沌与分形 244
12.1 混沌的基本概念 244
12.2 倍周期分岔 245
12.3 洛仑兹方程与奇异吸引子 247
12.4 混沌的定量标志——分形与分维 254
12.5 由一维时间序列计算奇异吸引子的关联维数 261
12.6 单模均匀加宽激光器的哈肯——洛仑兹模型 266
12.7 CO2激光器的混沌实验 270
12.8 非均匀加宽的单模行波激光器的混沌 276
12.9 光学双稳态的混沌 279
12.10 有延迟的光学双稳态的混沌 281
13 辐射场的量子化 285
13.1 辐射场的量子化 285
13.2 光子的位相算符 294
13.3 光子数态和位相态的性质 300
13.4 相干态 304
13.5 态矢量和算符按相干态展开 313
13.6 量子化的相干函数 322
14 光与物质作用的全量子理论 328
14.1 泡利算符与相互作用哈密顿量 328
14.2 二次量子化与相互作用哈密顿量 337
14.3 全量子化的麦克斯韦-布洛赫方程 343
14.4 自发辐射、受激辐射和光的吸收 346
15 激光器的全量子理论 353
15.1 激光器全量子理论模型与约化算符方法 353
15.2 激光器全量子的四级微扰计算及功率特性 357
15.3 激光器全量子理论的强信号理论 364
15.4 激光的光子统计 368
15.5 激光的线宽 378
15.6 福克-普朗克方程 384
16 哈肯的全量子激光理论 394
16.1 布朗运动与经典的郎之万方程 394
16.2 量子力学中的起伏与耗散 400
16.3 激光器的量子化郎之万方程 407
16.4 单模激光的郎之万方程的求解 411
16.5 福克-普朗克方程与光子统计 415
17.1 倍频 419
17 非线性光学的量子理论 419
17.2 参量振荡与腔内四波混频 422
17.3 双光子激光器的半经典理论 428
17.4 双光子激光器的全量子化方程 430
17.5 双光子激光器的半经典解 431
18 超荧光与超辐射 434
18.1 超荧光的概念与实验现象 434
18.2 超荧光的半经典理论 439
18.3 超荧光的全量子M-B方程理论 441
18.4 平均场近似下的全量子M-B方程 445
19.1 光的反聚束、亚泊松分布、压缩态 449
19 共振荧光与光子反聚束 449
19.2 共振荧光的概念和实验 455
19.3 共振荧光谱的理论 457
19.4 单原子共振荧光的反聚束效应 463
20 光学压缩态 469
20.1 光学压缩态的概念和定义 469
20.2 起伏、均方差与关联函数 474
20.3 双光子压缩态与准光子本征态 478
20.4 用位移算符与压缩算符定义的压缩态 480
20.5 光学压缩态的一般性质 484
20.6 光学压缩态与光子反聚束及亚泊松分布 488
20.7 多模压缩态与高阶压缩态 491
20.8 四波混频产生光学压缩态的实验 493
20.9 用光学参量振荡实现光学压缩态 496
20.10 压缩态的检测与应用 499
21 自由电子激光器 503
21.1 自由电子激光器的构造和特点 503
21.2 自由电子激光器的自发辐射—同步辐射 508
21.3 自由电子激光放大器的增益 512
21.4 自由电子激光动力学的单电子理论 519
21.5 有锥形磁摆动器的自由电子激光器 523
21.6 自由电子激光器的全量子理论 526
21.7 自由电子激光的压缩态 531
22 激光与协同学 534
22.1 从激光理论到协同学 534
22.2 协同学的原理 536
22.3 激光器的二级相变类比与信息的自组织 540
22.4 光学双稳态与一级相变 543
22.5 经络的自组织理论 544
22.6 激光与大脑 546