《量子光学基础》

第一章量子力学的基础知识1

1-1 量子力学的基本概念1

1.量子力学的基本原则1

2.量子力学中的表象12

3.Dirac符号14

4.量子力学中的绘景15

5.简单谐振子17

6.测不准关系20

1-2 量子跃迁22

1.跃迁与跃迁几率22

2.与时间无关的微扰23

3.频率为ω的谐振微扰25

4.二能级原子模型26

1-3 密度矩阵29

1.衰减二能级系统29

2.二能级原子的密度矩阵31

3.密度矩阵的动力学方程33

4.密度矩阵的矢量模型35

习题39

参考文献42

第二章激光的半经典理论43

2-1 激光理论概况43

2-2 激光的自洽场方程46

1.介质中的场方程46

2.兰姆自洽场方程48

2-3 固体激光器的兰姆理论50

1.宏观电极化强度与密度矩阵的关系50

2.布居数矩阵的动力学方程51

3.布居数矩阵方程的近似解52

4.激光的增益饱和效应54

2-4 气体激光器55

1.非均匀加宽与兰姆凹陷55

2.兰姆的半经典理论57

3.兰姆凹陷的理论解释59

2-5 半导体激光器理论60

1.半导体增益介质的极化强度60

2.单模半导体激光器理论63

3.激光增益的数值计算65

习题67

参考文献69

第三章电磁场的量子化70

3-1 电磁场的量子化70

1.电磁场的正则量子化71

2.光子数态73

3.光子的位相算符74

3-2 相干态与电磁场的相干性质77

1.相干态77

2.场的相关函数79

3.光子相关测量82

4.量子力学光子计数分布83

3-3 电磁场的表示84

1.数态展开85

2.P表示86

3.维格纳(Wigner)表示88

4.Q表示90

5.广义的P表示91

3-4 原子与辐射场的相互作用93

1.电子波场的量子化93

2.辐射场与电子场间的相互作用95

3.量子崩坍与再生现象100

4.二能级原子的自发辐射101

3-5 量子噪声104

1.热噪声104

2.量子噪声106

3.量子计数器的信噪比107

4.光放大器的噪声110

5.光子统计111

习题113

参考文献115

第四章量子光学的热库理论116

4-1 密度算符的主方程116

4-2 福克-普朗克方程121

1.P表示121

2.福克-普朗克方程的性质124

3.Q表示126

4.维格纳表示128

5.复P表示129

4-3 朗之万方程131

1.布朗运动的朗之万方程131

2.阻尼谐振子的朗之万方程132

3.一般系统的朗之万方程136

习题139

参考文献140

1.光学压缩态的定义141

5-1 光学压缩态的定义与性质141

第五章光学压缩态141

2.双光子相干态143

3.光学压缩态的一般性质145

4.压缩光的表示148

5-2 光学压缩态的检测149

1.寻常零差探测器150

2.平衡零差探测器152

3.平衡零差探测器的使用154

5-3 利用参数振荡产生光学压缩态156

1.参数振荡器的含意156

2.参数振荡产生压缩光的理论157

3.压缩谱159

4.参数振荡器产生压缩光实验161

5-4 四波混频产生光学压缩态162

1.四波混频的意义162

2.四波混频的全量子理论165

3.四波混频压缩实验169

5-5 光学压缩态的可能应用171

1.低噪声光通信171

2.引力波的探测174

5-6 振幅压缩态177

1.振幅压缩态的意义177

2.振幅压缩态的产生178

习题182

参考文献183

第六章光孤子传输的量子理论184

6-1 光孤子通信的评述184

1.光孤子的基本概念184

2.光孤子的产生与光孤子源186

3.光孤子传输的稳定性189

4.光孤子放大与Gordon-Haus极限190

5.光孤子通信系统192

1.光纤中光波包络方程的推导194

6-2 光孤子传输的经典理论194

2.非线性薛定谔方程的孤子解202

3.光纤中包络孤子传输的某些问题206

6-3 量子非线性薛定谔方程209

1.非线性薛定谔方程的量子化209

2.与时间有关的Hartree近似212

3.崩坍与再生效应214

1.量子孤子的主方程217

6-4 光孤子传输的量子场理论217

2.量子孤子包络的准经典方程219

3.量子准经典非线性薛定谔方程的应用221

6-5 光孤子压缩态224

1.压缩态产生的原理224

2.压缩谱的探测227

3.光纤中压缩光的观测227

习题229

参考文献230