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.