easy bootstrap website creator software download

Квантовая оптика 1

Квантовая оптика
Китаева Г.Х.

Спецкурс подготовлен Д.Н.Клышко и читается в настоящее время студентам кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ

в 1-м семестре 1-го курса магистратуры; форма отчетности - экзамен.

Курс знакомит с основными понятиями статистической и квантовой оптики: закон Кирхгофа для теплового излучения, квантование поля, основные типы состояний поля, статистики фотонов и фотоотсчетов.

Планы ближайшей и прочитанных в 2017 г. лекций

Вопросы к теоретической части зачета
Планы лекций 2016г.

Программа курса: 1. Основные понятия квантовой оптики

Аналитический сигнал и флуктуации интенсивности. Корреляционные функции. Радиус и длина когерентности. Интерферометры Майкельсона и Юнга. Интерференция интенсивности и эффект Брауна-Твисса. Фактор вырождения. Эффекты группировки и антигруппировки фотонов. Статистика фотоотсчетов. Полуклассическая формула Манделя. Роль объема детектирования. Распределение чисел фотонов в тепловом и лазерном излучении в случаях одной и многих мод. Эффекты группировки фотонов. Корреляция фотонов.

2. Квантование поля
Уравнение Максвелла в (kt)-представлении. Канонические переменные поля. Гамильтониан поля и зарядов. Дипольное приближение. Скобки Пуассона и коммутаторы. Симметризация. Нормально-упорядоченные операторы. Формула Бейкера-Хаусдорфа. Квантование поля в диэлектрике и в резонаторе. Динамика поля в представлениях Шредингера, Гейзенберга, Дирака. Обозначения Дирака. Разложение операторной единицы.

3. Основные типы состояний поля
Энергетические состояния для одной и многих мод. Зависимость от времени. Когерентные состояния. Связь с энергетическим базисом. Оператор смещения. Координатные и импульсные состояния. Связь с другими базисами. Смешанные состояния. Матрица плотности в энергетическом представлении. Когерентное Р-представление. Функция Вигнера. Характеристическая функция. Статистика хаотического поля. Признаки неклассичности световых полей.

4. Статистика фотонов и фотоэлектронов
Статистика фотоотсчетов. Формула Манделя. Факториальные моменты. Производящая функция. Распределения Пуассона и Бозе-Эйнштейна. Формула Эйнштейна для дисперсии числа фотонов. Группировка и антигруппировка фотонов. Фотонный шум и его подавление.

5. Закон Кирхгофа для теплового излучения
Кинетическое уравнение для среднего числа фотонов в моде. Закон Кирхгофа для одной поперечной моды: связь тепловых шумов и поглощения (усиления). Заисимость спектральной мощности шума от частоты, эффективной температуры, усиления. Шумы многомодового усилителя, оценка яркости и мощности сверхлюминесценции.

Литература

1. Д.Н.Клышко. Физические основы квантовой электроники. М.:Наука, 1986.
2. П.В.Елютин. Теоретические основы квантовой радиофизики. М.:МГУ, 1982
3. Р.Лоудон. Квантовая теория света. М.:Мир, 1976.
4. Р.Глаубер. В сб. Квантовая оптика и радиофизика. М.:Мир, 1966.
5. У.Люиселл. Излучение и шумы в квантовой электронике. М.:Наука, 1972.
6. Д.Клаудер, Э.Сударшан. Основы квантовой оптики. М.:Мир, 1970.
7. Я.Перина. Когерентность света. М.: Мир,1974.
8. Д.Н.Клышко. Неклассический свет. УФН, т.166, №6, с.613, 1996.
9. Л.Мандель, Э.Вольф. Оптическая когерентность и квантовая оптика. М.:Физматлит, 2000.
10. М.О.Скалли, М.С.Зубайри. Квантовая оптика. М.:Физматлит, 2003.