Физические основы квантовой электроники
проф. Кулик С.П., с.н.с. Кузнецов К.А..

Спецкурс читается студентам кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ в 1-м семестре 4-го курса; форма отчетности – экзамен.

Курс посвящен физическим основам работы квантовых усилителей и генераторов, освоению основных понятий теории взаимодействия поля и вещества (вынужденное излучение и поглощение, инверсия населенностей и отрицательная температура, сечение взаимодействия, диэлектрическая восприимчивость, релаксация, спонтанные переходы, когерентное взаимодействие). Основные разделы программы: вероятность перехода в случае когерентного и некогерентного поля, коэффициент поглощения и усиления, линейная поляризация среды, эффект насыщения, нестационарные эффекты (самопрозрачность, оптическое эхо, сверхизлучение).

В курсе рассматривается взаимодействие излучения с идеальной двухуровневой системой, спонтанные и вынужденные переходы. Подробно рассмотрен режим усиления электромагнитной волны в среде с инверсной населенностью. Рассматриваются методы создания инверсии населенности на примере трех и четырехуровневых схем.

Подробно изучаютя открытые оптические резонаторы, диаграмма их устойчивости и методы расчета параметров на основе матриц АВСД как для сферической волны, так и для волны с гауссовым распределением интенсивности в поперечном сечении пучка.

Рассмотрены конкретные конструкции твердотельных и газоразрядных лазеров типа лазер на ионах неодима в матрицах разного типа, лазер на рубине, на кристаллах титан-сапфир, лазеры на ионах аргона, парах металлов, на самоограниченных переходах, свободных электронах, модах шепчущей галереи, лазеры без инверсии населенности и др.

Программа курса: