第1章 量子论简介 1
1.1量子论的基础 1
1.1.1量子态 1
1.1.2波动方程 2
1.1.3双缝实验 3
1.1.4光电效应 4
1.1.5波粒二象性 4
1.1.6波粒二象性的本质：概率 6
1.2测不准原理 6
1.2.1位置和动量的测不准关系 6
1.2.2原子内部的分立能级结构 7
1.2.3能量和时间的测不准关系 8
1.2.4谐振子基态能量 9
1.2.5真空态起伏 10
1.2.6量子噪声 10
1.3量子测量——可测的波函数 11
1.3.1力学量的测量 11
1.3.2测量波函数实验 12
1.3.3制备横向波函数 13
1.3.4弱测量 14
1.3.5零动量光子的筛选 14
1.3.6量子态的直接测量 14
1.4量子跃迁 15
1.4.1电子跃迁 15
1.4.2光子螺度 16
1.4.3双光子及多光子吸收跃迁 17
1.4.4分子量子跃迁 17
1.4.5跃迁概率 18
1.4.6偶极跃迁 18
1.5量子相干态 19
1.5.1光场模 19
1.5.2相位因子算符 19
1.5.3量子相干和退相干 20
1.5.4量子相干态叠加 21
1.5.5量子相干态拉比振荡 21
1.6量子信息 22
1.6.1量子测量 22
1.6.2量子态密度 23
1.6.3量子纠缠态 23
1.6.4量子态非克隆 24
1.6.5量子态超空间转移 25
1.6.6量子门 25
参考文献 25
第2章 电磁感应透明 27
2.1非线性光学简介 27
2.1.1极化矢量 27
2.1.2非线性极化率 28
2.1.3布里渊散射 31
2.1.4受激拉曼散射 32
2.1.5 Kramers-Kronig色散关系 34
2.2电磁感应透明基本原理 35
2.2.1电磁感应透明基本条件假设 35
2.2.2二能级原子系统与缀饰态 37
2.2.3 A型三能级系统的电磁感应透明 38
2.2.4 V型系统的电磁感应透明 41
2.2.5密度矩阵 44
2.2.6群速度色散与自相位调制 46
2.3无粒子数反转激光放大 47
2.3.1三能级A型无粒子数反转光放大 47
2.3.2单色场驱动A型三能级原子系统无粒子数反转激光放大 49
2.3.3双色场驱动V型三能级原子系统无粒子数反转激光放大 51
2.3.4四能级原子系统无粒子数反转激光放大 52
2.3.5锂蒸气电磁感应透明实验 55
2.4电磁感应透明无吸收的折射率增强 57
2.4.1 A型三能级原子系统无吸收折射率增强 57
2.4.2双A型三能级原子系统无吸收相干控制折射率 59
2.4.3无吸收色散 62
2.4.4真空感应相干无吸收折射率增强 63
2.5四能级系统及四波混频 65
2.5.1四能级原子系统的暗态 65
2.5.2双暗态共振增强克尔非线性效应 67
2.5.3四波混频 68
2.5.4三个控制激光场的四波混频 69
2.5.5输出相同模式光波 70
2.6电磁感应透明的应用 72
2.6.1电磁感应透明光速减慢实验 72
2.6.2 X射线腔内核共振 74
2.6.3光学双稳态 76
2.6.4快速开关 77
2.6.5高效非线性频率转换 78
参考文献 81
第3章 量子相干调控原子分子 84
3.1量子相干调控原子 84
3.1.1内部电子运动状态 84
3.1.2原子电子态的表征与调控 86
3.1.3时间域和空间域的电子运动状态 87
3.1.4量子态相干操控的原子相干和干涉效应 89
3.1.5原子相干效应阻止退相干 90
3.2关联电子态和新型光信息载体 91
3.2.1相干调控关联电子态 91
3.2.2量子比特 93
3.2.3量子门和相位量子比特 94
3.2.4 Fano量子相干竞争效应 97
3.2.5新型量子信息载体 99
3.3量子相干调控分子 99
3.3.1单分子能级、波函数的调控 99
3.3.2单分子-电极体系中的量子输运特性 101
3.3.3分子体系与环境间相互作用的调控 102
3.3.4调控分子尺度物质的结构 105
3.4光电转化过程中电子转移和能量传递 106
3.4.1分子耦合量子态的制备 106
3.4.2分子量子态输运特性 108
3.4.3电荷输运的多体量子特性 109
3.4.4分子尺度上的量子表征 111
3.4.5分子尺度上高分辨检测与操纵技术 112
3.5调控光谱机制 113
3.5.1荧光 113
3.5.2线宽压窄和谱线压缩 114
3.5.3边带影响 115
3.5.4荧光淬灭 116
3.5.5荧光谱线增强 117
参考文献 118
第4章 量子点、量子阱、量子线、量子环 120
4.1量子点 120
4.1.1量子点形态 120
4.1.2量子点能级结构和跃迁光谱 121
4.1.3自旋效应 122
4.1.4光学特性 123
4.1.5量子点非线性效应 126
4.1.6量子点的应用 128
4.2量子阱 129
4.2.1量子阱形态 129
4.2.2量子阱能级结构和跃迁光谱 130
4.2.3量子阱霍尔效应 132
4.2.4调控量子阱光学特性 133
4.2.5量子阱非线性效应 133
4.3量子线 134
4.3.1量子线原子结构 134
4.3.2量子线自旋效应 136
4.3.3量子线光学特性 137
4.3.4量子线极化效应 138
4.3.5量子线阵列集合 140
4.4量子环 141
4.4.1量子环电子能级结构 141
4.4.2量子环自旋效应 143
4.4.3量子环能谱特性 145
4.4.4量子环非线性AB效应 146
4.4.5量子环阵列集合 148
4.5电子输运特性 148
4.5.1量子点的电子输运特性 149
4.5.2晶格应变对电子输运特性的影响 150
4.5.3量子阱的电子输运特性 150
4.5.4量子线的电子输运特性 151
4.5.5量子环和量子盘的电子输运特性 151
参考文献 153
第5章 受限小量子体系的行为及调控 156
5.1小量子体系特定构型和性能 156
5.1.1物理方法特定构型调控 156
5.1.2磁场调控小量子体系 158
5.1.3纳米尺度的自旋关联 158
5.2外场调控小量子体系 160
5.2.1小量子体系的量子输运特性 160
5.2.2实时量子反馈和光子数稳定态 162
5.2.3光与物质交换动量的调控 163
5.3调控分子体系的自旋态和磁学性质 165
5.3.1分子体系的自旋波 165
5.3.2强耦合与弱耦合 165
5.3.3自旋极化磁学性质 166
5.3.4耦合体系与环境间相互作用的调控 168
5.4小量子体系的光谱特性 169
5.4.1小量子体系的光谱特性 169
5.4.2前驱波光谱特性 170
5.4.3调控振幅和相位的堆叠前驱波 171
参考文献 173
第6章 光子晶体带隙调控 175
6.1晶格特性 175
6.1.1晶格中自由运动的电子状态 175
6.1.2二维蜂窝晶格 176
6.1.3三维柱形晶格 176
6.1.4一维光晶格 177
6.2能带理论 178
6.2.1布洛赫（Bloch）本征态波函数 178
6.2.2包络外场调控 179
6.2.3电子-声子散射 179
6.2.4自旋弛豫 180
6.2.5自旋去相位 181
6.3光子晶体带隙 182
6.3.1光子晶体带隙的特性 182
6.3.2缺陷光子晶体的能带结构 184
6.3.3光子晶体微谐振腔带隙 185
6.3.4光子晶体光纤带隙 186
6.4光子晶格带隙调控 187
6.4.1电场和磁场调控光子带隙 187
6.4.2机械调控光子带隙 188
6.4.3光调控光子带隙 189
6.4.4温度调控光子带隙 190
6.4.5特定气体调控光子带隙 190
参考文献 190
第7章 压缩光技术及应用 192
7.1光场压缩态 192
7.1.1压缩态的定义 192
7.1.2正交相位光场压缩态 193
7.1.3光子数压缩态 193
7.1.4光强度差压缩态 195
7.2压缩态光学测量 196
7.2.1亚散粒噪声光学测量 196
7.2.2强度差压缩光微弱信号测量 197
7.2.3双光子测量压缩态 198
7.3压缩光的应用 200
7.3.1量子成像 200
7.3.2自旋关联压缩降噪 201
7.3.3用压缩态光实施光通信 202
7.3.4用压缩态光测量运动目标 203
7.3.5用压缩态光探测微芯片固态量子系统 205
参考文献 208
第8章 可控单光子源及探测 209
8.1可控单光子源 209
8.1.1单光子源特性 209
8.1.2偏振调控高频单光子源 210
8.1.3芯片单光子源 212
8.2单光子测量 213
8.2.1单光子探测 213
8.2.2超精细测量 214
8.3可控单光子的应用 215
8.3.1单光子水平控制光开关 215
8.3.2量子点内操控单量子态 217
8.3.3单光子调控微机械共振 217
8.4单光子测量的应用 218
8.4.1超精细分辨 218
8.4.2非线性效应调控 219
8.4.3单光子控制的全光路由测量 220
参考文献 222
第9章 光学参量放大 224
9.1光学参量振荡 224
9.1.1光学参量振荡的基本原理 224
9.1.2周期极化 226
9.1.3可调控光学参量 227
9.1.4参量带宽 227
9.2光学参量啁啾脉冲放大 228
9.2.1光学参量啁啾放大的基本原理 228
9.2.2共线相位匹配光学参量放大 230
9.2.3非共线相位匹配光学参量放大 230
9.2.4压缩相干态光学参量放大 231
9.3光学参量啁啾脉冲放大装置 232
9.3.1小型化光学参量啁啾脉冲放大装置 232
9.3.2增强型谐振腔光学参量啁啾脉冲放大装置 233
9.3.3超宽带光学参量啁啾脉冲放大 234
9.4光学参量啁啾脉冲放大装置的稳定性 235
9.4.1抑制光学参量啁啾脉冲放大装置抖动 235
9.4.2主动同步信号脉冲与泵浦脉冲 236
9.4.3长期稳定的高功率光学参量啁啾脉冲放大器 237
参考文献 239
第10章 飞秒激光技术及应用 241
10.1飞秒激光器的关键技术 241
10.1.1克尔透镜锁模 241
10.1.2半导体可饱和吸收镜锁模 242
10.1.3飞秒激光谐振腔 242
10.1.4色散补偿 243
10.2光纤飞秒激光器 244
10.2.1光纤 244
10.2.2光纤锁模启动 246
10.2.3飞秒脉冲形成 247
10.3飞秒脉冲激光整形技术 248
10.3.1光谱的展宽和脉冲压缩 248
10.3.2白光产生与飞秒脉冲压缩 249
10.3.3频域调制 250
10.4飞秒脉冲激光测量技术及应用 251
10.4.1相位测量 251
10.4.2相位相干的测量 252
10.4.3太赫兹波的探测及应用 254
10.4.4双色飞秒激光脉冲产生太赫兹波 255
10.4.5波导飞秒激光太赫兹脉冲 256
参考文献 257
第11章 新型量子调控器件应用及展望 259
11.1量子器件 259
11.1.1低维电子输运器件 259
11.1.2低维光电器件 260
11.1.3探测器件 261
11.2微致动器 262
11.2.1可调控光开关 262
11.2.2微致动器的分类 264
11.2.3微致动器在微光机电系统中的应用 264
11.3传感器及应用 265
11.3.1光纤传感器 265
11.3.2光电传感器 266
11.3.3激光传感器 267
11.3.4偏振光导航 267
11.4微腔型量子器件展望 268
11.4.1微型腔和腔量子电动力学 269
11.4.2二维腔型分子器件 269
11.4.3自旋量子腔 271
11.4.4多腔量子器件及应用 272
参考文献 273