全书主要符号表 1
第1章 激光器的基本概念 1
1.1 激光的特性 1
1.2 受激辐射 5
1.3 光的放大 7
1.4 光的反馈 11
1.5 光的振荡 14
1.6 激光器的自组织 15
习题与思考 17
参考文献 18
第2章 激光器的速率方程理论 19
2.1 激光器的速率方程 19
2.2 激光器的增益饱和 20
2.3 激光器的瞬态特性 22
2.4 调Q激光器的速率方程 23
2.5 均匀加宽的激光器的多模振荡 25
习题与思考 27
参考文献 27
第3章 密度矩阵 28
3.1 激光的半经典理论概况与近似条件 28
3.2 光与二能级原子的作用 30
3.3 纯系综的密度矩阵 32
3.4 混合系综的密度矩阵 35
3.5 光学布洛赫方程 37
3.6 慢变振幅近似与旋转波近似 39
3.7 光学布洛赫方程的矢量模型 42
3.8 光学布洛赫方程的定态解 44
习题与思考 46
参考文献 46
第4章 麦克斯韦-布洛赫方程 47
4.1 麦克斯韦方程与场方程 47
4.2 光学布洛赫方程的简明推导 48
4.3 行波与二能级原子作用的M-B方程 54
4.4 谐振腔中的M-B方程 57
4.5 哈肯的激光方程 61
4.6 单模、均匀加宽的行波激光方程 64
4.7 归一化的宏观量的M-B方程 66
4.8 激光器按照动力学的分类（A,B,C类激光器） 67
习题与思考 68
参考文献 68
第5章 哈肯的半经典激光理论 69
5.1 激光器M-B方程的稳定性和阈值 69
5.2 M-B方程的定态解 71
5.3 单模激光器的瞬态特性 74
5.4 非共振的单模激光器 78
5.5 锁模激光器 80
5.6 从半经典理论过渡到速率方程理论 82
参考文献 84
习题与思考 84
第6章 拉姆的半经典激光理论 85
6.1 激光器的场方程 85
6.2 增益介质的宏观极化强度的计算 87
6.3 单模激光器 89
6.4 多模激光器 93
6.5 双模激光器 96
习题与思考 99
参考文献 99
第7章 气体激光器 101
7.1 多普勒效应引起的非均匀加宽 101
7.2 驻波产生的烧孔效应与拉姆凹陷 102
7.3 拉姆的气体激光半经典理论 105
7.4 气体激光器的三阶极化理论 109
参考文献 110
习题与思考 110
第8章 瞬态相干作用 111
8.1 瞬态相干作用概念 111
8.2 瞬态相干作用的麦克斯韦-布洛赫方程 112
8.3 拉比振荡 113
8.4 光学章动 116
8.5 光子回声的机理 118
8.6 光子回声的计算 120
习题与思考 124
参考文献 124
第9章 光学孤立子 125
9.1 孤立子的概念 125
9.2 自感透明的定性描述 126
9.3 面积定理及其含义 127
9.4 2π双曲正割脉冲 135
9.5 自感透明的正弦-戈登方程 140
9.6 光纤中孤立子的形成机理 141
9.7 光纤中孤立子的非线性薛定谔方程 145
9.8 光纤中孤立子的传输性质 149
9.9 非线性薛定谔方程的修正 151
9.10 光纤孤立子的增益补偿与孤立子放大器 152
9.11 光纤中孤立子的相互作用 156
9.12 孤立子激光器的实验与理论 157
9.13 暗孤立子 160
习题与思考 162
参考文献 162
第10章 光学双稳态 164
10.1 光学双稳态的原理 164
10.2 光学双稳态的干涉仪理论 167
10.3 光学双稳态的M-B方程 169
10.4 吸收双稳态与色散双稳态 171
10.5 光学双稳态的相变类比 174
10.6 起伏或噪声对光学双稳态的影响 177
10.7 光学双稳态实验 179
习题与思考 181
参考文献 181
第11章 位相复共轭光学 183
11.1 位相复共轭光学的概念 183
11.2 四波混频与实时全息 186
11.3 二能级系统中四波混频的半经典理论 188
11.4 透明的非线性晶体中的四波混频 190
参考文献 192
第12章 光学混沌与分形 193
12.1 混沌的基本概念 193
12.2 倍周期分岔 194
12.3 洛伦兹方程与奇异吸引子 195
12.4 混沌的定量标志——分形与分维 200
12.5 由一维时间序列计算奇异吸引子的关联维数 206
12.6 单模均匀加宽激光器的哈肯-洛伦兹模型 210
12.7 CO2激光器的混沌实验 214
12.8 非均匀加宽的单模行波激光器的混沌 218
12.9 光学双稳态的混沌 220
12.10 有延迟的光学双稳态的混沌 222
习题与思考 224
参考文献 224
第13章 辐射场的量子化 226
13.1 辐射场的量子化 226
13.2 光子的位相算符 233
13.3 光子数态和位相态的性质 238
13.4 相干态 241
13.5 态矢量和算符按相干态展开 249
13.6 量子化的相干函数 256
习题与思考 259
参考文献 260
第14章 光与物质作用的全量子理论 261
14.1 泡利算符与相互作用哈密顿量 261
14.2 二次量子化与相互作用哈密顿量 268
14.3 全量子化的麦克斯韦-布洛赫方程 273
14.4 自发辐射、受激辐射和光的吸收 275
习题与思考 280
参考文献 280
第15章 激光器的全量子理论 281
15.1 激光器全量子理论模型与约化算符方法 281
15.2 激光器全量子的四级微扰计算及功率特性 284
15.3 激光器全量子理论的强信号理论 289
15.4 激光的光子统计 293
15.5 激光的线宽 300
15.6 福克-普朗克方程 305
参考文献 311
习题与思考 311
第16章 哈肯的全量子激光理论 313
16.1 布朗运动与经典的朗之万方程 313
16.2 量子力学中的起伏与耗散 318
16.3 激光器的量子化朗之万方程 323
16.4 单模激光的朗之万方程的求解 326
16.5 福克-普朗克方程与光子统计 329
习题与思考 331
参考文献 332
第17章 非线性光学的量子理论 333
17.1 倍频 333
17.2 参量振荡与腔内四波混频 335
17.3 双光子激光器的半经典理论 340
17.4 双光子激光器的全量子化方程 342
17.5 双光子激光器的半经典解 342
参考文献 344
18.1 超荧光的概念与实验现象 345
第18章 超荧光与超辐射 345
18.2 超荧光的半经典理论 349
18.3 超荧光的全量子M-B方程理论 351
18.4 平均场近似下的全量子M-B方程 354
参考文献 356
第19章 共振荧光与光子反聚束 357
19.1 光的反聚束、亚泊松分布、压缩态 357
19.2 共振荧光的概念和实验 362
19.3 共振荧光谱的理论 363
19.4 单原子共振荧光的反聚束效应 368
参考文献 372
第20章 光学压缩态 373
20.1 光学压缩态的概念和定义 373
20.2 起伏、均方差与关联函数 377
20.3 双光子压缩态与准光子本征态 380
20.4 用位移算符与压缩算符定义的压缩态 382
20.5 光学压缩态的一般性质 385
20.6 光学压缩态与光子反聚束及亚泊松分布 388
20.7 多模压缩态与高阶压缩态 390
20.8 四波混频产生光学压缩态的实验 392
20.9 用光学参量振荡实现光学压缩态 394
20.10 压缩态的检测与应用 397
习题与思考 399
参考文献 399
第21章 自由电子激光器 400
21.1 自由电子激光器的构造和特点 400
21.2 自由电子激光器的自发辐射——同步辐射 404
21.3 自由电子激光放大器的增益 407
21.4 自由电子激光动力学的单电子理论 413
21.5 有锥形磁摆动器的自由电子激光器 416
21.6 自由电子激光器的全量子理论 418
21.7 自由电子激光的压缩态 422
参考文献 424
第22章 量子信息科学 425
22.1 量子信息 425
22.2 纠缠态 426
22.3 量子计算 430
22.4 量子网络及其应用 441
22.5 纠缠态分析的实际方法 444
22.6 用参量下转换产生偏振纠缠态的光子对 447
22.7 量子态远程传输的原理 450
22.8 量子态远程传输实验 453
习题与思考 459
参考文献 460
第23章 激光冷却与玻色-爱因斯坦凝聚 462
23.1 激光冷却 462
23.2 玻色-爱因斯坦凝聚 466
23.3 BEC的实现 469
23.4 研究玻色-爱因斯坦凝聚的意义、应用 470
习题与思考 474
参考文献 474
第24章 慢光速与超光速 475
24.1 群速与相速的关系及其与折射色散的关系 475
24.2 三能级系统的极化率与折射率色散的计算 476
24.3 群速的慢光速与超光速实验 480
24.4 群速超光速实验现象与相对论 484
习题与思考 486
参考文献 487
第25章 光子晶体 488
25.1 光子晶体的概述 488
25.2 光子晶体中的场方程与布洛赫方程 491
25.3 光子晶体光纤 493
25.4 光子晶体激光器 498
25.5 光子晶体的其他应用 502
习题与思考 503
参考文献 504
第26章 飞秒激光与阿秒激光 505
26.1 飞秒激光 505
26.2 用飞秒锁模激光测量光的频率 506
26.3 阿秒激光的产生 512
26.4 互相关测量原理 514
26.5 单个阿秒脉冲的产生与测量 516
26.6 面临的问题与应用前景 517
习题与思考 518
参考文献 518
第27章 THz辐射技术与应用 519
27.1 THz辐射的概念与特性 519
27.2 THz辐射的产生与探测 520
27.3 THz辐射时域光谱技术 523
27.4 THz辐射时域光谱实验 528
27.5 THz辐射成像 530
27.6 隐蔽物的THz成像与光谱 533
27.7 展望 535
参考文献 535
第28章 激光与协同学 536
28.1 从激光理论到协同学 536
28.2 激光器的二级相变类比与信息的自组织 537
28.3 光学双稳态与一级相变 539
28.4 经络的自组织理论 540
28.5 大脑压缩态与纠缠态 541
28.6 大脑纠缠态 547
28.7 大脑量子信息研究展望 548
参考文献 549
附录 与激光有关的诺贝尔奖 551
索引 555