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1 量子力学的基本定理和假设1

1.0引言1

1.1薛定谔波动方程1

1.2与时间无关的薛定谔波动方程8

2 与时间无关的薛定谔方程的某些解20

2.0引言20

2.1宇称20

2.2谐振子21

2.3在球对称势场中的薛定谔方程29

2.4角动量算符及其本征函数33

3 量子力学公式的矩阵表示36

3.0引言36

3.1矩阵的某些基本性质36

3.2方阵的变换37

3.3矩阵的对角化38

3.4用作算符表象的矩阵39

3.5算符表象的变换40

3.6用矩阵方法推导算符的本征函数和本征值41

3.7海森堡运动方程43

3.8角动量算符的矩阵元45

3.9自旋角动量48

3.10角动量的迭加49

3.11与时间无关的微扰理论51

3.12与时间有关的微扰理论——与谱线加宽的关系54

3.13密度矩阵——引言61

3.14密度矩阵61

3.15系综平均62

3.16密度矩阵随时间的变化63

4 晶格的振动及其量子化66

4.0引言66

4.1均匀直线运动66

4.2由同种原子构成的直线链的波的运动67

4.3由两种不同原子构成的线链70

4.4晶格求和73

4.5晶格振动声频支的量子化75

4.6晶格模的平均热激发79

5 电磁场及其量子化83

5.0引言83

5.1在电磁场中功率的输运、储存和耗散83

5.2电磁波在各向异性晶体中的传播86

5.3折射率椭球90

5.4电磁波在单轴晶体中的传播92

5.5在谐振腔中电磁场简正模的展开94

5.6辐射场的量子化97

5.7模密度和黑体辐射100

6 光束在均匀介质和类透镜介质中的传播103

6.0引言103

6.1透镜波导103

6.2相同透镜构成的波导108

6.3光线在反射镜间的传播109

6.4在类透镜介质中的光线110

6.5在二次型折射率变化的介质中的波动方程113

6.6在均匀介质中的高斯光束115

6.7在类透镜介质中的基模高斯光束——ABCD定律118

6.8在透镜波导中的高斯光束122

6.9在均匀介质中的高斯光束高阶模123

6.10在二次型折射率变化的介质中的高斯光束高阶模125

6.11二次型增益变化的介质中的传播127

6.12椭圆高斯光束128

7 光学谐振腔136

7.0引言136

7.1球面谐振腔136

7.2模式的稳定判据和谐振腔的自洽解142

7.3共振频率145

7.4光学谐振腔中的损耗148

7.5“非稳”光学谐振腔150

8 辐射场与原子系统的相互作用156

8.0引言156

8.1原子极化率的密度矩阵推导156

8.2x（v）的意义164

8.3自发跃迁和感应跃迁165

8.4增益系数169

8.5感应跃迁和自发跃迁的爱因斯坦处理170

8.6均匀加宽和非均匀加宽173

8.7在均匀加宽和非均匀加宽系统中的增益饱和175

9 激光振荡183

9.0引言183

9.1激光振荡条件184

9.2激光振荡——一般形式的推导190

9.3激光器的输出功率193

10 几种特定的激光系统；半导体激光器204

10.0引言204

10.1抽运和激光器效率204

10.2红宝石激光器205

10.3掺钕钇铝石榴石（Nd3＋：YAG）激光器210

10.4钕玻璃激光器213

10.5氦－氖（He-Ne）激光器216

10.6二氧化碳激光器218

10.7半导体激光器226

10.8有机染料激光器244

11 激光器的Q开关和锁模257

11.0．引言257

11.1．Q开关257

11.2非均匀加宽激光系统的锁模265

11.3均匀加宽激光系统中的锁模275

11.4激光器的弛豫振荡282

11.5被动锁模287

12 激光介质中信号和自发辐射的放大292

12.0引言292

12.1放大的自发辐射的频谱292

12.2饱和状态296

13 激光放大器和振荡器中的噪声304

13.0引言304

13.1激光放大器中的噪声304

13.2激光振荡器中的自发辐射噪声311

13.3激光器作为范德波尔（Van der Po1）振荡器317

13.4激光噪声的量子力学处理330

14 光辐射的调制339

14.0引言339

14.1电光效应339

14.2电光位相延迟347

14.3电光调幅350

14.4光的位相调制353

14.5横向电光调制器354

14.6高频调制359

14.7光束的电光偏转363

14.8光弹性效应365

14.9声波引起的光的布喇格衍射367

14.10声光偏转376

14.11天然双折射晶体的布喇格散射378

15 辐射场与原子系统的相干相互作用383

15.0引言383

15.1辐射场与二能级原子系统相互作用的矢量描述383

15.2超辐射394

15.3光子回波396

15.4自感应透明399

16 非线性光学导论——二次谐波的产生420

16.0引言420

16.1非线性光学极化率张量421

16.2非线性场的哈密顿425

16.3非线性光学系数的物理起源427

16.4非线性相互作用的电磁场公式化432

16.6光学二次谐波的产生434

16.6输入辐射抽空的二次谐波的产生441

16.7用高斯光束产生二次谐波443

16.8腔内二次谐波的产生445

17 参量放大、参量振荡及参量荧光451

17.0引言451

17.1参量放大的基本方程451

17.2参量振荡453

17.3参量振荡器中的功率输出和抽运饱和460

17.4参量振荡器中的频率调谐461

17.5参量相互作用的量子力学处理464

17.6频率上转换468

17.7自发参量荧光475

17.8后向参量放大和振荡480

18 受激喇曼散射和布里渊散射486

18.0引言486

18.1喇曼散射的量子力学描述490

18.2受激喇曼散射494

18.3喇曼振荡与不稳定性498

18.4受激喇曼散射的电磁理论处理500

18.5反斯托克斯散射505

18.6受激布里渊散射507

18.7光束的自聚焦515

19 光学电介质波导中的传播、调制和振荡527

19.0引言527

19.1波导模527

19.2平面波导的模式特性531

19.3波导模之间的耦合534

19.4周期性波导536

19.5耦合模方程的解540

19.6分布反馈激光器544

19.7电介质波导中的电光调制和模式耦合551

19.8微扰波导的本征模——磁光耦合555

19.9漏泄型电介质波导560

附录567

1．克喇末－克朗尼格关系式567

2．一个黑体辐射模所具有的立体角569

3．线型分子振－转跃迁的自发辐射寿命569

4．非线性光学常数的量子力学推导572

内容索引579