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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