Физика лазеров

Физика лазеров
Разделы
1.        Физические основы лазеров1.1 Инверсия населённости

1.2 Вынужденное поглощение и испускание

1.3 Обратная связь

1.4 Механизмы релаксации

1.5 Схемы создания инверсной населенности

2.        Взаимодействие атома с излучением2.1 Когерентная динамика двухуровневого атома

2.1.1 Амплитуды вероятности и волновая функция

2.1.2 Вероятность возбуждения

2.2 Динамические уравнения для атомной матрицы плотности

2.2.1 Неподвижный атом

2.2.2 Движущийся атом

2.2.3 Приближение вращающейся волны

2.2.4 Матричные элементы дипольного момента

2.3 Релаксация атомной матрицы плотности

2.3.1 Квантование вакуумного поля

2.3.2 Релаксация состояний двухуровневого атома

2.4 Возбуждение атома бегущей световой волной

2.5 Возбуждение атома стоячей волной

3.        Взаимодействие атомной среды с излучением3.1 Уравнения электромагнитного поля

3.2 Материальные уравнения

3.3 Динамика среды в поле излучения

3.4 Когерентный отклик среды

3.5 Некогерентное взаимодействие на однородно уширенном переходе

3.5.1 Квазистатическая поляризация среды

3.5.2 Электрическая восприимчивость среды

3.5.3 Диссипация электромагнитного поля

3.5.4 Поглощение и дисперсия среды

3.6 Некогерентное взаимодействие на неоднородно уширенном переходе

3.6.1 Поглощение бегущей волны

3.6.2 Поглощение стоячей волны 

4.        Открытые оптические резонаторы4.1 Закрытые и открытые резонаторы

4.1.1 Плотность состояний

4.1.2 Добротность резонатора

4.2 Плоскопараллельный резонатор

4.3 Конфокальный резонатор

4.4 Распространение световых лучей

4.4.1 Параксиальные лучи

4.4.2 Гауссов пучок

4.5 Обобщённый сферический резонатор

4.5.1 Расчёт геометрии

4.5.2 Устойчивость сферического резонатора

4.6 Неустойчивые резонаторы

4.7 Интерферометр Фабри-Перо

4.8 Методы селекции мод

4.8.1 Селекция продольных мод

4.8.2 Селекция поперечных мод

4.9 Кольцевой резонатор

5.        Диэлектрические волноводы и резонаторы5.1 Уравнения распространения излучения

5.2 Планарные волноводы

5.2.1 Поперечные электрические моды

5.2.2 Поперечные магнитные моды

5.3 Цилиндрический ступенчатый волновод

5.3.1 Уравнения распространения поля

5.3.2 Граничные условия для локализованных мод

5.4 Диэлектрические микрорезонаторы

6.        Квазиклассическая теория лазера6.1 Уравнения многомодового лазера

6.2 Уравнения одномодового лазера

6.3 Непрерывная генерация

6.4 Импульсная генерация при модуляции добротности

6.5 Многомодовая генерация

6.5.1 Конкуренция мод

6.5.2 Захват мод

6.6 Шумы лазерного излучения

6.6.1 Спектральная плотность оптического сигнала

6.6.2 Теорема Винера-Хинчина

6.7 Спектр лазерного излучения

7.        Генерация ультракоротких импульсов7.1 Метод синхронизации мод

7.2 Активная и пассивная синхронизация мод

8.        Газовые лазеры8.1 Гелий-неоновый лазер

8.2 Лазер на ионах Ar+

8.3 Лазер на смеси CO2 – N2

8.4 Химические газовые лазеры

9.        Лазеры на люминесцентных кристаллах и стёклах9.1 Спектры ионов в кристаллах и стёклах

9.2 Рубиновый лазер

9.3 Неодимовые лазеры

9.4 Твердотельные лазеры с полупроводниковой накачкой

10.   Жидкостные молекулярные лазеры10.1 Спектры органических красителей

10.2 Лазеры на красителях

10.3 Методы перестройки частоты

11.   Однородные полупроводники11.1 Плотность электронных состояний

11.1.1 Представление стоячих волн

11.1.2 Представление бегущих волн

11.2 Полупроводники AIIIBIV

11.3 Равновесные электронные состояния

11.4 Квазиравновесные электронные состояния

11.5 Накачка электронных состояний

11.6 Поглощение и усиление света

11.6.1 Вынужденные переходы

11.6.2 Приведённая плотность состояний

11.6.3 Коэффициент поглощения

11.6.4 Коэффициент усиления

12.   Полупроводниковые диодные лазеры12.1 Инжекционные лазеры на p-n переходах

12.2 Инжекционные лазеры на гетеропереходах

12.3 Резонаторы полупроводниковых лазеров

12.3.1 Поперечные электрические моды 

12.3.2 Поперечные магнитные моды

12.3.3 Поляризации TE и TM мод

12.4 Распределённая обратная связь

12.5 Распределённые брэгговские отражатели

13.   Квантоворазмерные полупроводники13.1 Структуры с квантовыми ямами

13.1.1 Электронные состояния

13.1.2 Плотность состояний

13.1.3 Заселённости равновесных состояний

13.1.4 Поглощение и усиление света

13.2 Квантовые нити и квантовые точки

13.2.1 Электронные состояния

13.2.2 Плотность состояний

14.   Лазеры на квантоворазмерных структурах14.1 Поверхностно-излучающие инжекционные микролазеры

14.1.1 Материальная структура

14.1.2 Распределённые брэгговские отражатели

14.1.3 Частота генерации

14.2 Лазеры на квантовых нитях и квантовых точках

14.2.1 Оптическое усиление

14.3 Лазеры на полимерах

15.   Квантовые свойства световых полей15.1 Состояния чисел заполнения

15.2 Когерентные состояния

15.3 Сжатые состояния

16.   Квантовая теория лазера16.1 Формализм матрицы плотности

16.2 Статистика числа фотонов

16.2.1 Подпороговый режим

16.2.2 Надпороговый режим

16.2.3 Точное решение для произвольного насыщения

16.3 Ширина линии генерации

17.   Специфические лазерные системы17.1 Лазеры на свободных электронах

17.2 Рентгеновские лазеры

17.3 Проблема гамма лазера

 
Литература
1.     Б. Лендьел. Лазеры. Москва, Мир, 1964.
2.     Ф. Бертен. Основы квантовой электроники. Москва, Мир, 1971.
3.     А. Ярив. Квантовая электроника. Москва, Советское радио, 1980.
4.     Н. В. Карлов. Лекции по квантовой электронике. Москва, Наука, 1983.
5.     О. Звелто. Физика лазеров. Москва, Мир, 1984.
6.     Д. Н. Клышко. Физические основы квантовой электроники. Москва, Наука, 1986.
7.     A. Yariv. Optical Electronics in Modern Communicationsю. Fifth edition. New York-Oxford, Oxford University Press, 1997.
8.     Л. Аллен, Дж. Эберли. Оптический резонанс и двухуровневые  атомы. Москва, Мир, 1978.
9.     С. Г. Раутиан, Г. И. Смирнов, А. М. Шалагин. Нелинейные резонансы в спектрах атомов и молекул. Новосибирск, Наука, 1979.
10. Н. Б. Делоне. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Москва, Наука, 1988.
11. В. С. Летохов, В. П. Чеботаев. Нелинейная лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения. Москва, Наука, 1990.
12. S. Chang, V. Minogin. Density Matrix Approach to Dynamics of Multilevel Atoms in Laser Fields. Phys. Rep. 365/2, 65 (2002).
13. М. О. Скалли, М. С. Зубайри. Квантовая оптика. Москва, Физматлит, 2003.
14. С. А. Ахманов, В. А. Выслоух, А. С. Чиркин. Оптика  фемтосекундных лазерных импульсов. Москва, Наука, 1988.

Leave a Comment