量子光學導論（第二版）

內容簡介

《量子光學導論(第2版)》由譚維翰著，從光與物質相互作用的經典與組拳籃判量子特性以及較新的實驗與理論的研究成果出發，系統介紹這門新學科(相對於經典光學而言)即量子光學的建立和發展。內容共8 章，前三章為光與介質相互作用的半經典與光量子理論，是全書的預備知識酷墊巴茅，4～7章為量子光學的主體，含雷射振盪、光的相干性、場的相關函式表示、光的相干態、P表象、光場二階相關函式、群聚與反群聚、EPR悖論、Bell不等式、光的糾纏態、壓縮態，還有共振螢光、雷射偏轉原子束等，第8章為光學參量下轉換的動力學及其套用。

圖書目錄

第1章光與非線性介質相互作用的經典與量子理論

1.1 非線性相互作用的經典理論

1.1.1 電磁波在非線性介質中的傳播

1.1.2 極化率張量的對稱性

1.2 光學中的波波相互作用

1.2.1 三波耦合

1.2.2 四波耦合

1.3 光與非線性介質相互作用的量子理論

1.4 弱場微擾法解SchrSdinger方程

1.5 密度矩陣方程及其微擾解法

1.5.1 密度矩陣方程

1.5.2 用微擾法解密度矩陣方程

1.6 波場ψ(r，t)的量子化

1.7 電磁場的量子化

1.7.1 電磁場的模式展開

1.7.2 電磁場的量子化

1.7.3 光子數態(Fock態1

1.8 原子輻射的線寬與能級移位

1.8.1.單原子輻射

1.8.2 N原子輻射

附錄1A (1.2.27)式的解析求解

參考文獻

第2章二能級系統的密度矩陣求解及光脈衝在非線性介質中的傳播

2.1 二能級原子密度矩陣的矢量模型

2.2 Bloch方程及其解

2.3 線性吸收與飽和吸收

2.4 光學章動與自由感生衰變

2.5 浸漸近似

2.6 光脈衝傳播的面積定理

2.7 光脈衝自聚的多焦點現象

2.7.1 光脈衝自聚的準穩態理論

2.7.2 光脈衝自聚的不穩定性分析

2.7.3 光脈衝自聚的數值計算

2.8 光束傳輸的ABCD定理

2.8.1 近軸光束傳輸的A召GD定理

2.8.2 普適的光束傳輸ABCD定理的證明

2.8.3 光束傳輸的衍射積分計算

2.9 光脈衝的“超光速傳輸”

2.9.1 終端波在增益型反常色散介質中的傳播

2.9.2 矩形脈衝在增益型反常色散介質中的傳播

2.9.3 Gauss光脈衝在增益型反常色散介質中的傳播

附錄2A (2.6.24)式的推導

附錄2B (2.7.26)式的解析求解

參考文獻

第3章原子的綴飾頁刪愉態

3.1 二能級原子Schrodinger方程的解

3.2 原子的綴飾態

3.3 Cohen-Tannoudji的綴飾原子

3.4 原子部分綴飾態及其展開

參考文獻

第4章雷射振盪理論

4.1 雷射振盪的半經典理論

4.1.1 沒有激活離子f或原子)情形

4.1.2 線性極化PαE

4.1.3 一級近似

4.1.4 氣體雷射的燒孔效應與Lamb凹陷

4.1.5 多模振盪

4.2 雷射振盪的全量子理論

4.3 熱庫模型與雷射輸出的統計分布

4.3.1 熱庫模型

4.3.2 雷射場與熱庫相互作用的Langevin方程

4.3.3 原子體系與熱庫相互作用的Langevin方程

4.3.4 輻射場的密度矩陣方程

4.3.5 雷射輸出的統計分布

4.4 降低雷射泵浦的量子噪聲

4.4.1 規則泵浦抽運

4.4.2 一般泵浦抽運

4.5 微雷射的量子模式理論

4.5.1 激采檔光情形密度矩陣主方程的穩態解

4.5.2 微腔的棄地催量子模理論

4.5.3 在閾值附近微腔量子模主方程解與分步模式解的偏差

4.6 單原子與雙原子微雷射

4.6.1 雙原子與雷射場的相互作用方程

4.6.2 單原子鍵員套、雙原子微雷射的穩態輸出比較

參考文獻

第5章輻射的相干統計性質

5.1 x，Fi衡輻射的統計炒茅市熱力學

5.2 光的相干性

5.2.1 相干條件

5.2.2 “光子自干涉”與“同態光子干涉”

5.3 光探測

5.3.1 理想探測器

5.3.2 量子躍遷

5.4 場的相關函式與場的相干性

5.5 相干態

5.6 用相干態展開

5.6.1 相干態的P表示

5.6.2 在P表象中參量下轉換所滿足的Fokker-Planck方程

5.7 光子的二階相關函式、群聚與反群聚效應、鬼態干涉與粒子的糾纏態

5.7.1 光場分布的二階相關測量

5.7.2 經典光場與非經典光場

5.7.3 原子共振螢光場的二階相關函式分析

5.7.4 雙光子“鬼態干涉”與EPR悖論

5.7.5 Bell不等式與粒子的糾纏態

5.7.6 違背Bell不等式的幾何推導

5.8 壓縮態光場

5.8.1 光量子起伏給光學精密測量帶來的限制

5.8.2 iE交壓縮態

5.8.3 振幅壓縮態

5.9 非經典光場的探測

5.9.1 強度差的零拍探測技術

5.9.2 當探測效率η≠1的零拍探測

5.10 壓縮態光的產生和放大

5.10.1 簡併參量放大(或簡併四波混頻)產生壓縮態光的原理與實驗結果

5.10.2 簡併參量放大與簡併四波混頻滿足的IJangevin方程與Fokker—Planck方程

5.10.3 簡併參量放大的Fokker-Planck方程的解

5.10.4 簡併四波混頻的Fokker-Planck方程的解

附錄5A Boson運算元代數

附錄5B 最小測不準態

附錄5C 關於(5.7.59)式、(5.7.70)式的證明

參考文獻

第6章原子的共振螢光與吸收

6.1 二能級原子與單色光強相互作用的實驗研究

6.1.1 二能級原子在強光作用下的共振螢光

6.1.2 在強場作用下的原子吸收線型

6.1.3 二能級原子吸收譜的功率增寬與飽和

6.2 二能級原子的共振螢光理論

6.2.1 二能級原子與輻射場相互作用方程及其解

6.2.2 二能級原子的共振螢光計算

6.3 原子在壓縮態光場中的共振螢光

6.3.1 原子在壓縮態光場中的密度矩陣方程

6.3.2 原子在壓縮態光場中的共振螢光譜

6.4 不取旋波近似情形二能級原子的共振螢光譜

6.4.1 Mollow的共振螢光理論與積分的初值條件

6.4.2 不採用：RWA二能級原子系統的RFS理論

6.4.3 數值計算與討論

6.5 含原子腔的QED

6.5.1 自發輻射的增強與抑制

6.5.2 單模場與二能級原子相互作用的J-C模型

6.5.3 有阻尼情況下單模場與二能級原子相互作用的解析解

6.5.4 關於新經典理論的實驗檢驗

6.6 含二能級原子腔的透過率譜

6.6.1 共振腔中原子的極化率計算

6.6.2 含二能級原子腔的透過率譜

參考文獻

第7章雷射偏轉原子束

7.1 雷射偏轉原子束

7.1.1 早期的雷射偏轉原子束方案

7.1.2 雷射作用於原子上的力

7.1.3 原子在速度空間的擴散

7.2 雷射冷卻原子與光學粘膠

7.3 雷射偏振梯度冷卻原子

7.4 光學粘膠溫度測量

7.5 電磁衰波場對原子的作用力與原子鏡

7.6 原子鏡面對原子量子態選擇反射實驗

7.7 二能級原子在雷射衰波場中反射的準確解

7.7.1 二能級原子在雷射衰波場中滿足的Schrodinger方程及其解

7.7.2 二能級原子波函式的邊值條件及反射率計算

7.7.3 數值計算與討論

7.8 雷射冷卻原子與原子的BEC

7.8.1 由“光子服從Bose統計”到“理想氣體的Bose統計”

7.8.2 簡諧勢阱中的中性原子的BEC

7.8.3 排斥相互作用對：BEC的影響

7.8.4 吸引相互作用對.BEC的影響

7.8.5 中性原子的BEC

附錄7A I1、I2、I3、I4的計算

附錄7B 當y很小時ug(y)的極限解

參考文獻

第8章光學參量下轉換的動力學及其套用

8.1 由非簡併光學參量放大獲得的壓縮態

8.1.1 產生簡併與非簡併參量下轉換的參量振盪器

8.1.2 非簡併參下轉換系統滿足的Fokker—Planek方程

8.1.3 簡併參量下轉換系統的FokkerPlanck方程的求解

8.1.4 非簡併參量下轉換系統的量子起伏計算

8.1.5 正P表象

8.2 位相不匹配Fokker-P1anck方程在QPM中的套用

8.2.1 位相不匹配情況下的Fokker-Planck方程的解

8.2.2 參量下轉換的Langevin方程與Fokker-Planck方程解的關係

8.2.3 位相不匹配的Fokker-Planck方程的解套用到QPM技術上

8.2.4 數值計算結果與分析

8.3 含時的線性驅動簡併參量放大系統的量子起伏

8.3.1 含時的線性驅動簡併參量放大Fokker-Planck方程

8.3.2 含時的線性驅動Fokker-Planck方程的解

8.3.3 含時的線性驅動簡併參量放大Fokker-Planck方程的解

8.3.4 簡併參量放大系統的量子起伏計算

8.3.5 小結

8.4 非線性簡併光學參量放大系統的量子起伏

8.4.1 P表象中非線性簡併參量放大Fokker-Planck方程的通解

8.4.2 線性近似解

8.4.3 非線性項修正

8.4.4 小結

8.5 套用非簡併參量放大輸出演示EPR佯謬

8.5.1 複合系統不可分的V1V2判據

8.5.2 非簡併參量放大輸出實現EPR佯謬的理論分析

8.5.3 考慮到泵浦吃空解含時的：Fokker—Planck方程對Ⅵ(%)的計算

8.5.4 小結

8.6 周期泵浦驅動的DOPA的量子起伏以及NOPA的量子糾纏

8.7 套用Ⅳ個非簡併參量放大輸出演示EPR佯謬

8.7.1 單個簡併參量系統的Fokker-Planck方程的解

8.7.2 多粒子糾纏的V判據

8.7.3 三粒子糾纏(N=3)

8.7.4 Ⅳ粒子糾纏(N>3)

8.7.5 Ⅳ粒子糾纏的數值計算與討論

8.8 複合系統的密度矩陣分解

8.8.12 ×2複合系統

8.8.2 3×3複合系統

8.8.3 小結

8.9 由超短光脈衝產生多光子糾纏態

附錄8A 關於方程(8.4.4)的證明

附錄8B 3×3密度矩陣函式，可分離的密度矩陣及可分離的密度矩陣方塊

附錄8C 對角方塊矩陣D1r的特徵值

參考文獻

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